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  <title></title>
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<body>
  <p align="justify" height="0pt" width="0pt"></p>

  <p align="center" height="1em" width="0pt"><font size="7"><b>15. 参观原子粉碎机</b></font></p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">汤普金斯先生实在按捺不住他心中的兴奋：教授已经安排好他的一部分学生去参观一所世界上第一流的高能物理实验室。他们就要看到原子粉碎机了！</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">几星期前，他们每人都得到实验室发给的一本小册子。汤普金斯先生已经认认真真地从头到尾读了一遍。他的头脑完全被弄糊涂了：关于夸克、胶子、奇异性、能量变物质和大统一理论的等等想法全搅和在一起，似乎能够解释一切事物，独独就是他搞不清楚。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">到达参观中心时，他们被带到一间候参室，没有等待多久，他们的导游就勿匆忙忙地赶来了。这是一位二十五六岁、眼睛明亮、看起来非常热情的女性，她对他们表示欢迎，并且自我介绍说她是汉森博士，是实验室的一个研究小组的成员。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="0pt"><img align="baseline" alt="" height="383" src="../Images/Image00107.jpg" width="434" /></p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">实验室的一个研究小组的成员</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“在我们去看加速器以前，我想讲几句话，介绍一下我们这里所做的工作。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">有个人犹犹豫豫地举起一只手。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“怎么啦？”汉森博士问道，“你有问题要问吗？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“你刚才说‘加速器’。那么原子粉碎机呢？我们不能也去看看它吗？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">导游稍稍露出一个怪相，“这正是我就要谈到的，加速器就是报纸上把它叫做‘原子粉碎机’的那种机器。但是我们并不这样叫它。那是一种误导。尽管如此，你要是仅仅想粉碎一个原子，你就得把它的一些电子敲出来。这是很容易做到的事，——甚至就连粉碎原子核，也是比较容易的——至少同我们这里所做的事情相比是这样的。所以我们便把它叫做‘粒子加速器’。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“还有什么问题吗？请随便问好了……”她环顾了一下听众。看到没有什么反应，她就继续说下去。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“那么，好的。我们的总目标是想认识物质的最小组成单元，并且了解究竟是什么东西把它们结合在一起的。毫无疑问，你们都知道物质是由分子组成的，分子由原子组成，而原子又由原子核和电子组成。电子被看做是基本粒子，换句话说，它们不是由更基本的组成单元组成的。但是，原子核就不是这样了，原子核是由质子和中子组成的。我想，这是大家都已经知道的，对吗？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">听众都点头表示同意。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“那么，十分明显，下一个问题便是……”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“质子和中子是由什么东西组成的？”有位女士提议说。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“对极了。那么，你认为我们应该怎样去找出答案呢？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“把它们粉碎掉吗？”那位女士鼓起勇气说。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“确实是这样，这似乎是一种正确的做法。我们过去先后发现了分子、原子和原子核的结构，靠的就是用‘子弹’很快地射到它们上面，把它们击碎的办法。正因为这样，我们一开始就试着再用这种办法，把粒子——或者是质子，或者是电子——加速到很高的能量，然后让它们去撞击质子。我们希望用这种办法能把质子撞碎并分裂成它的几个组成部分。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“那么，发生了什么事情呢？”她接着说，“质子被撞碎了吗？没有！不管子弹的能量有多高，质子都从来没有被撞碎过。但是，这时却发生了别的事情——一种十分奇怪的事情：碰撞的结果是产生了一些新的粒子——一些在开始时并不存在的粒子。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“举例来说，让两个质子相碰撞时，你最后得到的可能是两个质子和另外一个粒子，这就是所谓的π介子。它的质量等于电子质量的273.3倍，即273.3m <sub><small><font size="1">e</font></small></sub> 。我们把这个过程写成下面的式子……”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">汉森博士走到一个可以翻动的图板前，在上面写下</p>

  <p align="center" height="1em" width="2em"><img align="baseline" alt="" height="21" src="../Images/Image00096.jpg" width="200" /></p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">一位年纪较大的人立即举起他的手。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“但是，这无疑是不能允许的，”他皱着眉头断言说，“我在中学里学物理已经是很久以前的事了，但是我还记得一点：物质是既不能产生，也不能消灭的。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“我想我得对你说，你在中学里学到的东西，有一种是错误的。”汉森博士这样说，她的话引起了一阵笑声。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“得，我想，那并没有 <b>完全</b> 错，”她急忙又补充说，“我们不能够 <b>无</b> 中生有。这一点仍旧是对的。但是，我们可以用能量来产生物质。按照爱因斯坦的著名公式</p>

  <p align="center" height="1em" width="2em"><img align="baseline" alt="" height="24" src="../Images/Image00120.jpg" width="103" /></p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">这种可能性是存在的。我想，你们以前大概听说过这件事吧？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">学生们不能肯定地彼此看了看。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“我相信，我们大家都 <b>听说</b> 过一点这样的事。汤普金斯先生主动地答道，“但是我不敢说在我们听过的演讲中已经提到过它。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“好吧，它就是爱因斯坦的狭义相对论所得到的一个结论。”汉森博士解释说，“按照爱因斯坦的看法，人们是不可能把粒子加速到比光速还要快的。要想理解这一点，就应该想到质量也在不断增大。当粒子运动得更快时；它的质量便增大了，从而使进一步加速变得更加困难。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“我们知道这件事。”汤普金斯先生满怀希望他说。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“好极了，”她回答说，“这样一来，你们所必须注意的，就只是正在受到加速的粒子不但会变得越来越重，而且它的能量也会变得越来越大。事实上，E=mc <sup><small><font size="1">2</font></small></sup> 这个方程意味着，有一个质量m同能量E相联系着（c是光速，其所以出现在这个方程里，是为了可以用相同的单位写出质量和能量）。因此，当粒子受到加速并得到更多的能量时，就必须考虑到质量一定会随着能量而增大。这就是为什么粒子看起来变得更重的原因。多出来的质量是由于现在有了更多的能量。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“但是我不明白，”那个年纪较大的人坚持他的观点说道，“你说多出来的质量来自多出来的能量，但是，粒子在静止不动的时候就已经有了质量，那时候它并没有能量呀。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“你说到点子上了。我们必须记住，能量有几种不同的形式：有热能，有动能，有电磁能，有万有引力势能，等等。静止粒子具有质量这个事实表明， <b>物质本身</b> 就是一种能量形式：是一种‘被禁锢的能量’，或者说是‘冻结了的能量’。静止粒子的质量就是其被禁锢能量的质量。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“现在，在上述碰撞中所发生的事，就是射击粒子原先的动能变成了被禁锢的能量，也就是新出现的π介子的被禁锢能量。在碰撞后，我们得到的是与碰撞前完全相等的能量（以及质量），不过，现在有一部分能量是以另一种形式出现的。是这样吗？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">每一个人都点头同意了。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“好的，我们就这样创造了一个π介子。现在我们再来重复做这个实验。我们要检验许许多多次碰撞。我们发现了什么呢？那就是我们无法创造出质量任意大的新粒子：质量为273.3m <sub><small><font size="1">e</font></small></sub> 的粒子可以产生，而质量为274m <sub><small><font size="1">e</font></small></sub> 或275m <sub><small><font size="1">e</font></small></sub> 的粒子却从来没有出现过。确实还有些更重的粒子，但是它们只能具有特定的容许质量。比如说，就产生过一种Ｋ介子，它的质量为966m <sub><small><font size="1">e</font></small></sub> ，换句话说，就是大约等于质子质量的一半。甚至还有比质子更重的粒子，像质量为2183m <sub><small><font size="1">e</font></small></sub> 的Λ粒子就是这样的。事实上，目前已知的粒子已经超过200种，并且还有它们的反粒子哩。我们估计，粒子的种类是无限多的。我们所能做到的事，取决于在碰撞中有多少能量可以使用。能量越多，我们所能产生的粒子就越重。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“好了，既然已经产生了这些新粒子，我们就来看看它们，检验一下它们的性质。这并不是说，我们对于前面的第一个问题——质子是由什么东西构成的——已经不感兴趣了。当然不是这样。但是我们已经发现，要想了解质子的结构，关键在于研究这些新的粒子，而不在于努力把质子击碎成它的各个组成部分。问题在于，所有这些新粒子全都是质子的堂兄弟。大家都知道，有时可以通过研究一个人的家庭背景去认识他本人。这种做法也可以用在这里，我们可以通过考察我们所熟悉的质子和中子的亲属，去了解它们的结构。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“那么，我们发现了什么呢？正像大家所预料到的，新粒子也带有一些普通的性质：质量、动量、能量、自旋角动量和电荷。但是除此之外，它们还具有一些新的性质——质子和中子所不具有的一些性质。这些性质被称为‘奇异数’和‘粲数’等等。顺便说一下，大家千万别被这些古怪的名称所迷惑，每一种性质都有严格的科学定义。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">听众中有人举起了手，“你说的是什么意思——‘新的性质’？我们讨论的是哪种性质？你又是怎样认出它的呢？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“问得好。”汉森博士中断了片刻，陷入了沉思。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“好吧，让我试一试用下面的方式来说明问题。我先从大家熟悉的一种性质说起。请大家考察一下下面这个产生一个不带电π介子（即π <sup><small><font size="1">0</font></small></sup> ）的反应：</p>

  <p align="center" height="1em" width="2em">(1)<img align="baseline" alt="" height="29" src="../Images/Image00029.jpg" width="276" /></p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">右上角的符号表示粒子所带的电荷。 我们通常不会在p的右上角写个+号，因为人人都知道质子有一单位的正电荷。 但是，由于某些以后大家就会看清楚的原因，我不想把它省略掉。这里还有另外两个反应，一个产生负π介子，另一个产生不带电的π介子</p>

  <p align="center" height="1em" width="2em">(2)<img align="baseline" alt="" height="29" src="../Images/Image00046.jpg" width="276" /></p>

  <p align="center" height="1em" width="2em">(3)<img align="baseline" alt="" height="29" src="../Images/Image00084.jpg" width="211" /></p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">其中n0这个符号代表中子。以上三个反应全部可以实现。而下面的反应却不可能发生：</p>

  <p align="center" height="1em" width="2em">(4)<img align="baseline" alt="" height="28" src="../Images/Image00006.jpg" width="280" /></p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">好了，你们怎样看待这件事呢？为什么前三个反应都发生过，而第四个反应却永远不会发生呢？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“是不是同电荷的错误有关系呢？”有个年纪较轻的学生问道，“在第四个反应式中，左边有两个正电荷，而右边却有两个正电荷和一个负电荷，左右两边并不平衡呀。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“正是这样。电荷是物质的一种性质，它是应该守恒的：反应前的净电荷必须等于反应后的净电荷。而第四个反应式却不是这样，这就是它不能发生的非常简单的原因。不过，现在再来看看下面这个反应，它牵涉到两个新粒子——不带电的Λ粒子和带正电的Ｋ介子：</p>

  <p><span id="filepos0000443981"></span></p>

  <p align="center" height="1em" width="2em">(5)<img align="baseline" alt="" height="26" src="../Images/Image00015.jpg" width="220" /></p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">这是一个已经观察到的反应。同它相反，下面的反应却永远不会发生：</p>

  <p><span id="filepos0000444241"></span></p>

  <p align="center" height="1em" width="2em">(6)<img align="baseline" alt="" height="26" src="../Images/Image00037.jpg" width="282" /></p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">如果你想产生右边几个粒子的组合，那么，开始时左边的粒子必须有所不同：</p>

  <p><span id="filepos0000444510"></span></p>

  <p align="center" height="1em" width="2em">(7)<img align="baseline" alt="" height="29" src="../Images/Image00005.jpg" width="279" /></p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">但是，如果开始时左边用的是上面的初始组合，你就会发现，下面这个反应是不会发生的：</p>

  <p align="center" height="1em" width="2em">(8)<img align="baseline" alt="" height="29" src="../Images/Image00012.jpg" width="219" /></p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">而这是说不通的，因为事实上从能量的角度看，产生Λ <sup><small><font size="1">0</font></small></sup> + Ｋ <sup><small><font size="1">+</font></small></sup> 要比产生Λ <sup><small><font size="1">0</font></small></sup> + Ｋ <sup><small><font size="1">+</font></small></sup> + n <sup><small><font size="1">0</font></small></sup> 更容易一些。这样，问题又来了：是什么东西使得反应 <a href="../Text/text00002.html#filepos0000444241"><font color="blue"><u>(6)</u></font></a> 和 <a href="../Text/text00002.html#filepos0000444510"><font color="blue"><u>(7)</u></font></a> 不能发生呢？</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">她的眼睛在学生们的脸上扫视了一下，“这一次同电荷守恒有什么关系吗？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">学生们都摇摇头。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“不是的，这不可能同电荷守恒发生关系。”她说，“现在两边的电荷是平衡的。那么，大家有什么想法吗？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">听众全都有点发呆。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“好吧，正是由于这一点，我们才引入了粒子具有一种新性质的想法。我们把这种性质称为 <b>重子数</b> 。这个名称出自希腊文中表示‘沉重’的那个名词。我们把重子数记作B，并且规定各个粒子具有如下的B值：</p>

  <blockquote align="justify" height="1em" width="2em">
    n <sup><small><font size="1">0</font></small></sup> ，p <sup><small><font size="1">+</font></small></sup> ，Λ <sup><small><font size="1">0</font></small></sup> 全都具有B = +1
  </blockquote>

  <blockquote align="justify" height="1em" width="2em">
    π <sup><small><font size="1">0</font></small></sup> ，π <sup><small><font size="1">+</font></small></sup> ，π <sup><small><font size="1">-</font></small></sup> 和Ｋ <sup><small><font size="1">+</font></small></sup> 全都具有B = 0
  </blockquote>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">我们把前一组粒子称为‘重子’，把后一组粒子称为‘介子’——出自希腊文中表示‘中介’的那个名词（我也许应该顺便提一下，还有另外一些别的粒子，它们很轻，所以被称为‘轻子’，电子就属于这一类）。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“现在，在规定了各个粒子的B值以后，我们还要假设B是守恒的：碰撞前后重子数的总值必须相等。说到这里，我希望大家记住这一点，再一次看看前面提到的那些反应，证明那些发生过的反应是B守恒的反应，而那些不会发生的反应则是B不守恒的。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">经过一两分钟聚精会神地进行加减，学生们开始一面点头，一面小声他说他们同意汉森博士的说法。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“好的，正是 <b>由于</b> B不守恒，那些反应才不能发生。而那些反应不能发生，又告诉我们有一种新的性质B。不仅如此，我们还了解到这种性质的某些表现：它在碰撞中必须守恒，就像电荷、能量或动量等等那样。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">学生们显然对这个解释感到满意。汤普金斯先生却不是这样。他交叉着双臂坐在那里，脸上露出怀疑的神色。这被汉森博士注意到了。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“有什么不对头吗？”她问道，“你有问题？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“与其说是问题，”他回答说，“倒不如说是评论。坦白说，你的话不能叫我信服。事实上，如果你不介意我这样说的话，我认为那完全是胡扯。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“胡扯？”她有点慌张地问道，“我不……对不起，你刚才说什么来的？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“我说的是那些粒子的重子数的值。你是从哪里把它们弄来的？我认为你选定那些值，只不过是想得到你希望得到的结果。你给各种粒子安排了那些B值，当然就让那些合适的反应能够发生，而另一些反应不能发生了。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">汤普金斯的学生朋友们惊讶地盯着他，他怎么敢这样说呢？但是，这种紧张局面很快就消除了，汉森博士突然发出一阵笑声。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“好极了，”她说，“你绝对正确，这正是我们怎样找出应该规定的重子数时的做法。我们正是仔细考察那些会发生的反应和不会发生的反应，才作出适合于它们的重子数规定的。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“但是，这里还有比规定重子数更重要的事情。要不是这样，那就是在浪费时间了。关键在于，既然我们利用少数反应找出应该如何规定粒子的重子数的方案，我们以后就可以进一步作出预测，知道 <b>其他</b> 反应能不能发生了——我们可以作出千千万万个这样的预测。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">汤普金斯先生看起来仍然不太信服。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“让我这样来解释吧，”她补充说，“有一次，有个研究小组宣布他们有个重大的发现。他们发现了一种带负电的新粒子，并且把它叫做X-粒子。这种粒子是在下面的反应中发现的：</p>

  <p align="center" height="1em" width="2em">(9)<img align="baseline" alt="" height="29" src="../Images/Image00115.jpg" width="341" /></p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">那么，它的B值有多大呢？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">经过一番匆促的数学运算，学生们开始小声他说：“等于-1。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“对了，反应式左边的总B值是+2，而右边有两个质子和一个中子，它们给出的B值是B=+3。这样，为了使两边的B值平衡，X <sup><small><font size="1">-</font></small></sup> 粒子就必须有B=-1。好了，我们已经‘利用’这个反应找到了B值的意义了。这就是所谓‘胡扯’的贡献。”她说，眼睛故意朝汤普金斯先生那个方向望去。“目前那些研究者进一步宣布说，X <sup><small><font size="1">-</font></small></sup> 粒子在产生之后，便直接参加下面的反应：</p>

  <p><span id="filepos0000451435"></span></p>

  <p align="center" height="1em" width="2em">(10)<img align="baseline" alt="" height="28" src="../Images/Image00001.jpg" width="351" /></p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">你们喜欢这种说法吗？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">学生们机械地点点头。但是，在一阵悄悄的交谈之后，有几个学生开始试着摇头了。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“怎么回事？”汉森博士询问他们，“你们不相信他们得出的结果是正确的吗？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">经过进一步的讨论，然后有个学生解释说，如果X-粒子的B值确实像他们先前所断定的那样等于-1，那么，在这个新反应的前后，总B值是不平衡的，那就是说，这个反应根本不可能是已经实现的。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“说得好！十分正确。他们确实是在骗人！实际上，X-粒子所参加的是下面的反应：</p>

  <p><span id="filepos0000452412"></span></p>

  <p align="center" height="1em" width="2em">(11)<img align="baseline" alt="" height="29" src="../Images/Image00025.jpg" width="420" /></p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>这就</b> 平衡了，你们可以查得出来的。好的，这就是说，你们已经利用重子数这个概念作出了一个预测——预测出反应 <a href="../Text/text00002.html#filepos0000451435"><font color="blue"><u>(10)</u></font></a> 是不可能发生的。这也就是重子数这个概念的威力。”她转向汤普金斯先生问道，“满意了吗，现在？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">他露着牙笑了，并且点头表示同意。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“事实上，”她继续说下去，“X <sup><small><font size="1">-</font></small></sup> 粒子就是反质子，通常用P <sup><small><font size="1">-</font></small></sup> 表示它。反质子的质量与质子相同，但电荷和B值与质子相反。反应 <a href="../Text/text00002.html#filepos0000452412"><font color="blue"><u>(11)</u></font></a> 是质子和反质子彼此湮没的一种典型方式。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“好了。现在我们要得出另一个概念。让我们来试一试下面的反应——它是永远不会发生的：</p>

  <p align="center" height="1em" width="2em">(12)<img align="baseline" alt="" height="26" src="../Images/Image00089.jpg" width="220" /></p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">如果你们检查一下反应式两边电荷和重子数的总数，就会发现二边正好符合。但是，我已经说过，这个反应是永远不会发生的。你们为什么认为事情可能就是这样呢？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“是牵涉到另外一种性质吗？”慕德提出她的看法。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“是的，你说得对。我们把它叫做 <b>奇异数</b> ，并用字母S来表示它。Ｋ <sup><small><font size="1">+</font></small></sup> 的S=+1；P <sup><small><font size="1">+</font></small></sup> ，ｎ <sup><small><font size="1">0</font></small></sup> ，π <sup><small><font size="1">-</font></small></sup> ，π <sup><small><font size="1">0</font></small></sup> 和π <sup><small><font size="1">+</font></small></sup> 都是S=0；而Λ <sup><small><font size="1">0</font></small></sup> 和Ｋ <sup><small><font size="1">-</font></small></sup> 则是S=-1。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“请大家注意，普通的物质——质子和中子——都没有奇异数。因此，要想产生带有奇异数的粒子，就必须一下子同时产生两个（或更多个）粒子：一个带有S=+1，另一个带有S=-1（就像反应式 <a href="../Text/text00002.html#filepos0000443981"><font color="blue"><u>(5)</u></font></a> 和 <a href="../Text/text00002.html#filepos0000444510"><font color="blue"><u>(7)</u></font></a> 所表示的那样）。这样，它们的S组合相加起来正好等于原来的零。在第一次发现这种新粒子的事例时——当时还不知道S，也不知道S必须守恒，由于这种粒子总是彼此联系在一起成对地产生，人们觉得这种方式很古怪，或者说很奇异，所以便有了‘奇异’这个名称。如果我没有记错的话，我想在你们的小册子里就有一张粒子成对产生事件的照片，你们可能也想看看它。总而言之，自从发现了奇异数以来，人们又认证出一些别的性质： <b>粲数</b> ， <b>顶数</b> 和 <a href="../Text/text00002.html"><font color="blue"><u>**</u></font></a> 底数**。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="0pt"><img align="baseline" alt="" height="363" src="../Images/Image00124.jpg" width="439" /></p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">一个成对产生的事件</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“这就是说，我们发现在这些碰撞中出现的每一个粒子都带有特定的一组标签。举例来说，质子带有正电荷，即Q=+1；B=+1，S=0，而它的粲数、顶数和底数统统等于零。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“不过，你们肯定会这样想，这一切都非常美妙，但是它同寻找质子和中子的结构又有什么关系呢？我先前已经说过，我们可以通过考察质子的近亲（即这些新粒子）去发现它是由什么构成的。正是在这个阶段，我们被卷入到一些侦探工作中去。这里的基本想法是：我们要把具有某些共同性质（相同的B、相同的自旋等等）的粒子收集在一起，然后根据它们在另外两个性质上所具有的值把它们排列起来。这两个性质，一个是我们刚刚谈过的S，另一个叫做 <b>同位旋</b> ，用符号I <sub><small><font size="1">z</font></small></sub> 表示。这个名称出自表示‘同等地位’的名词‘同位’，因为事实上某些粒子是彼此极其相似的：它们具有相同的强相互作用和几乎完全相同的质量，以致人们倾向于把它们看做是同一种粒子的不同表现形式。例如．质子和中子就被看成同一种粒子——核子——的两种形式，其中的一种形式具有电荷Q=+1，另一种形式则有Q=0。至于谈到同位旋，它们分别具有 <img align="baseline" alt="" height="32" src="../Images/Image00085.jpg" width="92" /> 和 <img align="baseline" alt="" height="32" src="../Images/Image00064.jpg" width="93" /> （同位旋这个名称中有个‘旋’字，是因为它在数学上的表现同普通的旋转非常相似。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“定义I <sub><small><font size="1">z</font></small></sub> 的一种办法是依靠关系式 <img align="baseline" alt="" height="30" src="../Images/Image00063.jpg" width="136" /> ，式中Q是粒子的电荷， <img align="baseline" alt="" height="30" src="../Images/Image00017.jpg" width="22" /> 是该粒子所归属的多重态的平均电荷。举例来说，由于质子的Q=+1，而中子的Q=0，所以它们的核子双重态的平均电荷是 <img align="baseline" alt="" height="34" src="../Images/Image00083.jpg" width="148" /> ，这又意味着质子的I <sub><small><font size="1">z</font></small></sub> 是 <img align="baseline" alt="" height="32" src="../Images/Image00009.jpg" width="192" /> ，而中子则是 <img align="baseline" alt="" height="32" src="../Images/Image00050.jpg" width="192" /> 。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“好了，正像我刚才说过的，现在我们要把一些带有某些共同性质的粒子收集在一起，并按照它们各自特有的S值和Ｉｚ进行排列，比方说，就像这样做……”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">汉森博士在图板上勾画出一个粒子阵列的草图。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="0pt"><img align="baseline" alt="" height="276" src="../Images/Image00030.jpg" width="384" /></p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">她勾画出一个粒子阵列，同样完整的六角形</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“这是我们所得到的一种图形：由８个都具有B=+1和1/2自旋的重子所组成的集团。请大家注意，这是个六角形，当中有两个粒子，你们都知道，其中包含有质子和中子。在这样排列以后，我们开始认识到，质子和中子只不过是一个由８个个体组成的家族中的两个成员。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“现在再看看这个……”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">她画出第二个图形。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“这是B=0、自旋等于0的介子家族，其中包含有π介子。像前一个那样，这正好是同样完整的六角形，也是由８个个体组成的。不过这一次在中心有一个附加的单态粒子。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“那么，我们要用这个图形做什么呢？得到这个重复出现的相同图形仅仅是一种巧合吗？不，对于数学家来说，这个图形有一种特殊的重要意义。这是从数学中一个名叫‘群论’的分支学科得出的结论（到目前为止，群论除了描述晶体的对称性以外，在物理学中还用得很少）。我们把这个图形称为‘SU(3)表象’。‘SU’是Special Unitary（特一元）的缩写， 它所描述的是对称性的本质。而‘3’则表示三重对称性（请注意，当我们把它旋转120°、240°和360°时，是怎样得到相同的图形的）。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“除了带来这个六角形八重态图形外，相同的SU(3)理论还使我们指望有其他三重对称性的图形。最简单的一种是单态。在介子的情况下，我们同样有8个个体组成的图形。然后，还有构成三角形的十重态……”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">说到这里，汉森博士的话被敲门声打断了。她改变了说话的口气。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“得，我们的小公共汽车来了。恐怕我得就此结束我简短的讲话了。非常抱歉，不过我相信，在以后的讲座里，你们一定会得到这类关于SU(3)表象的说明的。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">汽车行驶了很长时间才到达目的地。下车以后，他们发现自己正在走向一座外观非常简陋的建筑物。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“加速器就在那里面吗？”汤普金斯先生感到有点失望，便向导游这样问道。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">她笑了，但却摇摇头。“不，不是的。加速器在那里的下面。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">她指着地面说：“大约在地下100米深的地方。这座建筑物只不过是我们到它那里去的入口。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">进入那座建筑物后，他们乘上了电梯，到底层出了电梯，他们发现自己正站在加速器隧道的入口处。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“在进去之前，我通常要在这里做个小小的实地演示。你们可能没有认识到，但是你们的家里都有一台粒子加速器。举例来说，这里就有一台。”她指着门口的一台电视监视器说，“在电视机的显像管里，电子从热的灯丝蒸发出来并受到电场的加速，结果就撞击到前面的荧光屏上。这个电场一般是由20 000伏的电压降产生的，因此我们说，被加速后的电子具有20 000电子伏（eV）的能量。事实上，eV是我们这里所用的基本能量单位。对了，并不是完全用eV，因为这个单位太小了。比较方便处理的单位是兆电子伏（10 <sup><small><font size="1">6</font></small></sup> 电子伏，即MeV）， 或10 <sup><small><font size="1">9</font></small></sup> 电子伏（GeV）。 为了让大家有个概念，我要说，一个质子中的禁锢能量的大小是938MeV，即将近1GeV。也许我还应该说一下，我们一般把粒子的质量表示成它的能量当量，而不表示成电子的质量。这样，质子的质量就等于938MeV/c <sup><small><font size="1">2</font></small></sup> 。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“你们就要看到的粒子加速器也可以加速电子，不过，所达到的能量要比这台监视器高得多，足以产生我前面说到的那些粒子。事实上，我们需要达到上百成千GeV的能量， 这就要求有相当于10 <sup><small><font size="1">11</font></small></sup> 或10 <sup><small><font size="1">12</font></small></sup> 伏的电压降。但是，我们是无法产生和维持这样高的电压的——你们只要想想绝缘的问题就明白了，过一会儿，我会告诉你们，我们是怎样绕过这个困难的。不过，现在请先看看这个……”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">她的手伸进衣袋拿出一个东西，把它在电视监视器的前面晃了晃。监视器的图像立刻变得模糊不清了。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“这是块磁铁，”她说，“磁场可以用来迫使粒子束拐弯。这是我们要加以实现的另一个想法。顺便说一下，”她赶紧补充说，“千万不要——我再重复一遍——千万不要在你们家里的电视机上做这种磁铁实验。如果是彩电，你们就会把它毁了，最后得到一个关于磁铁能对电子束产生什么作用的 <b>永久性</b> 纪念！只有在像这台监视器这样的黑白电视机上做这种实验才是安全的。好了，我们进去吧。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">他们走下一条最后通到隧道入口处的过道。隧道的大小同地下铁路的隧道差不多。对着隧道的入口，有一条非常长的金属管，它的直径有10～20厘米，管子沿着隧道的全长延伸着。走到它前面时，汉森博士解释说：</p>

  <p align="justify" height="1em" width="0pt"><img align="baseline" alt="" height="581" src="../Images/Image00036.jpg" width="454" /></p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">粒子在这种管道内运动</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“这是粒子通过它进行运动的管道。由于粒子要走很长的路，又不应该碰上任何东西，所以管道必须抽成真空，事实上，它里面的真空度要比外层空间的许多区域更高一些。这里这件东西，”她指着包着管道的一个柜匣子说，“是一个中空的铜质射频腔。它所产生的电场负责在粒子从旁边经过时对它们进行加速。不过，这个电场并不特别强，只有后面那台电视监视器中的加速电场那样大。那么，我们怎样才能达到我们所需要的异常巨大的能量呢？</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“好的，请大家沿着管道看到那一头。你们注意到管道的外形有什么变化吗？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">他们全都凝视着远方。这时有个年轻人说，“它变弯了，不过不非常明显。我最初还以为它是直的呢，原来却不是这样。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“你说得对。这条隧道——连同加速器的管道——都是弯的，它实际上是个圆形，这整个东西的形状就像是个空心轮胎。这个管道以及同类性质的其他机器的周长有数十公里。我们在这里所看到的，只不过是整个圆的很小一段。电子必须沿着这条圆形的跑道运动。这就是说，它们最后会回到它们的出发点，全都准备再次经过同一个射频加速腔。它们每一次从那里经过，就再受到一次冲击而得到加速。这样一来；我们就不再需要巨大的电压降了。代替它的做法是，我们一次又一次地利用 <b>相同</b> 的加速腔，对粒子进行一系列冲击加速，尽管这种冲击是很小的。你们不觉得这种做法很巧妙吗？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">他们低声地表示同意。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“不过，这又引起了另一个问题。我们必须把粒子的道路弯成一个圆。你们认为怎样才能做到这一点呢？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“得，根据你刚才对电视监视器的做法，我猜必须用磁铁来这样做。”汤普金斯先生提出他的意见。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“对了，这里就有一块。”她走到一块同样把管道包围起来的大铁块跟前说，“这是一块电磁铁，它的一个磁极在管道上面，另一个磁极在下面。它会产生一个竖直方向的磁场，使粒子的路径在水平面上拐弯。瞧瞧这个隧道，你就会看到有大量这种磁铁，它们全都相同，正好铺成一个圆环，从而使粒子沿着必要的圆形道路运动。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“下一个问题是：能够使带电粒子的路径偏离直线的磁场大小取决于粒子的动量，也就是粒子的质量与其速度的乘积。但是这些粒子在不断受到加速，所以它们的动量也在不断增大。这就是说，要使粒子的道路弯曲，并使它们总是沿着圆环运动，就变得越来越困难了。因此，我们就必须这样做：随着粒子动量的增大，供给电磁铁的电流要不断增大，从而使电磁铁两个磁极之间的磁场强度也不断增大。如果磁场的增大正好与粒子动量的增大同步，那么在整个加速期间内，粒子就会精确地沿着相同的道路运动。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“啊！”，那位年纪较大的绅士叫了起来，“这一定就是你们把它叫做‘同步回旋加速器’的原因了。我还一直为这个名称感到纳闷呢。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“是这样的，你说得对。这很像是奥林匹克运动会上的链球比赛：人们使链球一次又一次绕着圆形转圈，而在链球的速度变得越来越大时，它也把链条绷得越来越紧。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“那么，我想这些粒子到了某个阶段会被放出去，对吗？你们最后会放开它们，让它们跑到某个地方去，是不是？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“实际上，我们并不这样做，”汉森博士回答说，“你说的是我们过去常用的办法：一旦粒子达到了最大的能量，我们就激活一块冲击磁铁或者创造一个电场，把粒子从加速器中发射出去。于是它们就射到铜靶或钨靶上，并在那里产生新的粒子。然后再用更多的磁场和电场把这些粒子按照它们的种类分开，最后把它们引导到像气泡室那样的探测器中去。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“采用固定靶有一些麻烦，那就是从可以利用的能量的角度看，它的利用效率并不太高。你们知道，在碰撞中，不但能量必须守恒，而且动量（或者说冲量）也必须守恒。从加速器射出的粒子具有动量，这个动量必定会转交给碰撞后出现的粒子。但是，最后出现的粒子如果不同时具有动能，就不可能具有动量。因此，事实上入射粒子的一部分能量要被扣下来作为储备，以便后来能够把它转交给新产生的粒子作为动能，使它们带着必需的动量进一步运动。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“我们这台机器的好处，是它有两束粒子朝着 <b>相反</b> 的方向相撞。在发生对头碰撞时，一束粒子所带来的动量被另一束粒子所带来的大小相同而方向相反的动量抵消掉了。这样一来，两束粒子所带来的能量便全部可以用于产生新的粒子。这有点像两辆汽车发生对头碰撞，要比其中有一辆汽车静止不动时的碰撞猛烈得多，因为在后一种情况下，两辆汽车只不过是像火车脱轨改变了方向罢了。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“那么，你是说这里有两台加速器，每台加速器有一个粒子束了？”慕德问道。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“不，没有这种必要。一个磁场使带负电粒子拐弯的方向，正好同它使带正电粒子拐弯的方向相反。所以，我们的做法就是利用同一组偏转磁铁和加速腔，使正粒子沿着一条路运动，而负粒子则沿着另一条路运动。当然，要想准确地保持相同的轨道，它们必须始终具有相同的动量，所以，这两组粒子就必须具有相同的质量，同时具有相同的速度。这就是我们这里采用反向回旋的电子和正电子的原因。另一种这样的组合是质子和反质子。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“就这样，两束粒子在不同的方向上受到一圈圈回旋加速，直到它们达到最大的能量。然后它们就被带到圆环上的某些指定点进行对头碰撞，也就是在这些交点上，我们安放了我们的探测仪器。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“照你所说，进行对头碰撞看起来显然是一种出好成果的做法。那么，你们最初为什么会操心去考虑固定靶呢？”那个年纪较大的人又提问了。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“要利用这种互相对撞的粒子束有一个困难，那就是很难得到强度足够大的质子束和反质子束。我们把它们集中成铅笔那样细的窄束。但即使是这样，当把两束弄到一块时，大多数粒子都会不碰到另一束中的任何一个粒子就经过交点飞走了。必须采用极其巧妙的技术把粒子高度集中起来，才能造成相当数量的碰撞。这项工作是用聚焦磁铁来完成的。这里就有一块，”导游指着一块外观不同的磁铁说，“它有两对磁极，而不像通常那样只有一对。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“不过，我还是不明白，为什么这台机器要做得这样大。”一位女士问道。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“啊，你应该认识到，一块这样的磁铁所能产生的最大磁场是有限的。随着粒子能量的增大，它们就变得越来越难以驾驭，因此，为了使它们的道路封闭成一个圆，就必须使用越来越多的这种磁铁。但是，正如你所看到的，每一块磁铁都有一定的物理尺寸——大约是6米吧。这就定下了必须纳入圆圈里的磁铁的数量——大约是4000块吧，更不用说还有聚焦磁铁和加速腔了。而这一切就决定了这个圆的大小。粒子的最终能量越高，这个圆就必须越大。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“现在粒子是不是正在加速器中回旋呢？”有一个学生问道。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“天啊，不！”汉森博士喊道，“在机器运转时，任何人都不许下到加速器隧道这里来的——辐射强度大高了。现在是一个例行定期关机维修时期。这正是为什么把你们的参观定在今天的原因。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">她迅速地看了一下手表，接着说：“好了，我们该再动一动了。请大家跟着我，我要带你们去粒子束发生碰撞的地点。这将使我们有机会看到一些探测器。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">他们经过一大串似乎没完没了的磁铁走了非常远的路，终于到达了隧道扩展成一个巨大的地下洞穴的地段。在洞穴中央高高耸立着一个像两层楼那样大的物体。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="0pt"><img align="baseline" alt="" height="431" src="../Images/Image00022.jpg" width="434" /></p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">一个像两层楼那样大的物体</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“这就是探测器，”汉森博士宣布说，“你们觉得它怎么样？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">他们都适当地发表了感想。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“喂，你们别到处乱跑，”她匆忙地叫住两个正在往上爬，想看个清楚的学生。“我们不应该打扰物理学家和技师们。他们正在按照非常严密的计划进行工作。他们的全部维修任务都必须在这个短暂的停机期间内完成。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">她继续解释这个探测器是怎样围着管道中粒子束的一个交叉点建造的，“这样做的目的是要探测碰撞后射出的粒子。事实上，这并不只是一个探测器，而是有好多个探测器，其中每一个探测器都有它自己的特点和任务。例如，这里有一些透明的塑料，它们在有带电粒子穿过时会发出闪光。还有一些特制的材料，只要有一个粒子以大于这种媒质中的光速的速度穿过它们，就会发出一种特殊的光（契伦科夫辐射）。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“但是我记得相对论说过，任何东西都不可能运动得比光更快——光速是速度的极限啊。”有位女士打断了导游的话。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“是的，这确实是个真理——不过，只有当你所想的是真空中的光速时才是这样。”汉森博士解释说，“当光进入水、玻璃或塑料这类媒质时，它的速度就会变慢。这就是你能看到折射（光的前进方向发生变化）的原因，也是你能显示出光谱线所依据的原理。但是，没有任何东西能阻碍粒子在穿过那种媒质时运动得比光更快。当发生这种情况时，它会发出一种电磁激波，就像飞机的速度超过声速时会产生声爆那样。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">她继续描述某些探测器是怎样由含有数千条通电细丝的充气室构成的，“当带电粒子穿过这种充气室时，便会从气体中的原子中撞击出一些电子（也就是使这些原子发生电离）。这些电子会迁移到细丝上，而它们的到来便可以被细丝记录下来。通过这种办法，知道了那些细丝所受到的作用，便可以重新画出粒子的径迹。再加上一个磁场，又有可能从不同径迹上出现的曲率测量出粒子的动量。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“然后，这里还有些量热计。因为它们是依照中学自然科学课中测量能量的热学实验所用的量热计做的，所以才这样叫它。这里所用的量热计可以测量出单个粒子的能量或者相邻的几个粒子束的总能量。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“知道了粒子的能量，再把它同从粒子径迹的磁曲率导出的粒子动量结合起来，就可以辨认出从初始相互作用中射出的粒子的质量。最后，量热计的外面，还有一些专门用于探测μ子的探测室。μ子像电子一样，是不受强核力作用的粒子。但它同电子不一样，不会轻易通过发射电磁辐射而失去能量（因为它大约比电子重200倍）。因此，它可以强行穿过大多数障碍物而几乎不发生什么变化。正是这种性质，使我们很难探测到它。外面的μ子探测器填满了密度很大的物质。任何能够穿过这种物质的粒子就必定是μ子了。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“所有这些不同类型的探测器，就像一层层圆筒形的洋葱瓣那样，把加速器管道要发生碰撞的那个地段包围起来。它们必须像一组巨大的、犬牙交错的三维七巧板那样，很好地安装在一起。总的说来，这个结构有2000吨重。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“不过，这一切都只有在加速器开动时才会发生，对吗？”汤普金斯先生说。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“当然啦。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“但是，既然在它开动时任何人都不许下到这里来，那么，科学家们又怎么知道这里发生了什么事情呢？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“问得好，”汉森博士评论说，“看见这些东西了吗？”她指着从探测器引出的一大堆交缠在一起的电缆说。在汤普金斯先生看来，这简直就像个挨了一枚炸弹的空心面生产车间。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“它们从各个探测器取出电子信号，把信号送到计算机。计算机对所有各种信息进行处理，并重新画出粒子的径迹。这样一来，这些径迹就可以显示给遥控室里的物理学家们进行研究。这上面就有一种他们要处理的东西。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="0pt"><img align="baseline" alt="" height="377" src="../Images/Image00066.jpg" width="446" /></p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">显示在遥控室里，便于物理学家进行研究</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">她对着贴在墙上的一张照片点头示意。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“你们过来仔细看看它。然后我带你们去看遥控室本身。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">汤普金斯先生一面跟着别人走，一面又不时回头看看探测器。由于这样做，他没有注意到一个维修技师卸下的一根电缆正横放在地板上，他被电缆绊了一跤跌倒了，脑袋重重地撞在地板上……</p>

  <p><span id="filepos0000480921"></span></p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“天啊，华生 <a href="../Text/text00002.html#filepos0000505192"><font color="blue"><u>[1]</u></font></a> ，没有时间休息了。快起来帮我一把。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">一个外表穿着很像歇洛克·福尔摩斯的人站在他面前。汤普金斯先生正想说明他的名字并不是华生，可他的注意力却被那个探测器弄乱了：探测器正在朝四面八方喷出许多粒子！这些粒子全都在地板上滚来滚去。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“快，把它们给我拣过来！你能拿多少就拿多少。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">汤普金斯先生四周环顾了一下，想找到汉森博士和参观团的其他人，但是哪里也看不见他们。他下结论说，他们必定是丢下他到遥控室去了。真是怪事啊！不过，再过一阵子，他们想必会回来找他的。这时他想，他还是迁就一下眼前这个穿着可笑的狂人为妙。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">他捡起一大把粒子，把它们交给自称福尔摩斯的那个人，后者正在默默地俯视着在地板上摆开的几个整齐的粒子阵列。汤普金斯先生认出它们是熟悉的SU(3)表象的六角形。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“得，自旋等于1/2的有那么多。现在该是自旋等于3/2、B=1的粒子了。”福尔摩斯伸出一只手说。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“对不起，请再说一遍……”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“自旋等于3/2和B=1的粒子。快过来，亲爱的朋友，我已经做了些别的了。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">汤普金斯先生完全给弄糊涂了。“我怎么知道……”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“看看这些标签。”那个大侦探厌倦他说。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">一直到这个时候，汤普金斯先生才注意到，每个粒子上都贴有一个小小的标签，标签上列出该粒子的各种性质。他在粒子当中挑选了一下，把那些标明具有自旋等于3/2和B=1的粒子交给福尔摩斯，后者随即弯下腰把它们在地板上摆开。在重新进行了某些调整以后，他拉过一把椅子，坐下来研究它们。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="0pt"><img align="baseline" alt="" height="507" src="../Images/Image00035.jpg" width="456" /></p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">福尔摩斯仍然俯视着那个图形</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“好了，华生，”他喃喃他说，“你是怎样看待它的？让我听听你调整这种局面的意见。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“它看起来像个三角形。”汤普金斯先生注视着面前的图形，鼓起勇气回答道。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“你是这样看的，是吗？作为一个有自然科学头脑的人，你在识别某种不完整的事物时就作出这样的结论？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“对了，它底边的一个顶点不见了。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“完全正确！正像你机敏地观察到的，这个三角形并不完整。它少了一个粒子。我有可能得到最后那一点吗？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">福尔摩斯仍然俯视着那个图形，又一次伸出他的手向汤普金斯先生要东西。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">汤普金斯先生再次在粒子当中翻来翻去，却得不到什么结果。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“对不起，福尔摩斯。我大概是找不到它了。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“哼！但是我依旧相信，在我们这个方向上可能有另一个粒子。根据我们暂定的假说，你认为那个失踪的粒子会有些什么性质呢？”汤普金斯先生想了片刻，“它应该具有自旋等于3/2和B=1。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“亲爱的华生，你真的有长进了。”福尔摩斯挖苦地叹了一口气，“当然，它必定具有这些性质，要不，它就不属于这个家族了。谢谢了！关于这个粒子，你还能告诉我一些什么呢？我的方法你是知道的，就用用它们吧。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">汤普金斯先生不知道该怎么想。过了一会儿，他承认说：“恐怕我并没有什么线索。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“哎哟哟！”福尔摩斯暴跳起来了，“对于一个受过科学训练的人来说，这是完全显而易见的：那个失踪的粒子带负电，它没有带正电或电中性的反粒子——它是个非常特别的粒子；它的S=-3（顺便说说，这是从来没有见过的奇异性数值），而质量大约等于1680 MeV/c <sup><small><font size="1">2</font></small></sup> 。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“老天爷啊，福尔摩斯，你把我吓坏了！”汤普金斯先生喊道。从他感到吃惊那一刻以来，现在他已经不知不觉地完全进入华生的角色了。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“由于它是完成这个图形的最后一个粒子，我应该管它叫Ω <sup><small><font size="1">-</font></small></sup> 粒子。”福尔摩斯作出了结论。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“但是我不明白，你怎么会知道这一切呢？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">那个大人物笑了：“我很乐意动用我所有的一点小小的能量来补偿你的损失。首先我问你，在那个图形中有多少个空隙？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“一个。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“十分正确。所以，我们要处理的只有一个失踪的粒子。其次，你认为它的奇异数有多大？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“好的。图形中那个空隙的水准是S=-3。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“对极了。那么它的电荷呢？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“不知道。在这个问题上，我怕是无能为力了。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“利用一下你的观察力吧，朋友！你注意到每一行最左边的粒子带有什么电荷吗？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“它们全都带负电。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“这就得啦。我们的Ω粒子就处在它那一行的最左边，所以它必定同样带负电。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“但是，”汤普金斯先生不同意这种说法，“那一行只有一个粒子，所以，那个Ω粒子也同样是处在那一行的最右边啊。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“那又有什么？你张开眼睛扫一扫每一行最右边的成员吧。你注意到什么了吗？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">汤普金斯先生对它们研究了片刻，然后宣布说：“啊，我明白你的意思啦。每往下一行，就少一单元的电荷，也就是Q=+2，+1，0，所以最后一行必定是Q=-1，这正是我们先前得出的结论。不过，后来你又说到Ω粒子的质量。你怎么能够大致确定它的质量有多大呢？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“你检查一下别的粒子的质量吧。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“好的，可是怎样检查呢？”汤普金斯先生非常狼狈地问道。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“通过心算嘛！在相邻两行之间，粒子的质量相差有多大？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“欧，我算出在Δ和Σ之间，质量差是152 MeV/c <sup><small><font size="1">2</font></small></sup> ，在Σ和Ξ之间是149 MeV/c <sup><small><font size="1">2</font></small></sup> 。这两个质量差几乎是相同的。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“根据这一点，我猜测在Ξ粒子和我们假定的Ω粒子之间，大概也有同样的质量差。好啦，我们该收网了。也许应该劳你驾记住这些性质，再去找找这种粒子啦。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">说到这里，福尔摩斯向后靠在椅背上，十个手指合拢在一起，然后闭上他的眼睛。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">尽管汤普金斯先生被福尔摩斯这种恩赐般的态度所激怒，他却还是好奇地想知道在前面那些推论中，到底有没有一点是真实可信的。因此，他便顺从地走出去，想到探测器周围对各种散布在地上的粒子彻底搜索一遍。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">但是，他还没有走到那里，就不知道从哪里出现了一群喧闹的电子。汤普金斯先生发现自己完全被它们包围了，并卷入到它们当中去。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“全体上车！”传来了一声命令。于是，所有电子便蜂拥地朝加速器奔去，推着汤普金斯先生跟它们一起走。它们进入管道，把管道塞得满满的，比交通高峰时间赶火车还要糟糕，每个人都怒气冲冲地用肘部去推别人，想给自己多占些地方。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“对不起。这是发生什么事啦？”汤普金斯先生向他身旁的电子问道。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“发生什么事啦？你是新来的还是怎么着？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“事实上……”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“那就欢迎你加入我们这个神风队！”那个电子斜眼看着他，威吓他说。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“神风队？对不起，我不……”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">但是，已经没有时间去解释了。他们的背后受到猛烈的推动，便都上了路，朝着管道的下方跑去，汤普金斯先生刚刚想到他一定会被挤进弯曲的管壁里而被挤死，却马上开始意识到有个稳定的侧向推力在迫使他离开管壁。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“啊！”他想，“这必定是偏转磁铁在起作用了。”他的背后又受到另一次推动，“而这必定是我们刚刚经过另一个加速腔。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">当他们在多次定期冲击之间继续行进时，他注意到这群电子力图设法彼此分散开来，“我认为这是由于我们全都带有负电，从而要互相排斥的缘故。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">但是，这时他们又一次突然被迫挤在一起。他猜想这肯定是由于他们正在经过一块聚焦磁铁而引起的。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">突然，汤普金斯吃了一惊：从对面的幽暗处有一大群粒子正在飞也似的朝着他们冲过来。他们好不容易才没有被撞上。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“救命啊！”汤普金斯先生喊了起来。他转向他的同伴说，“你看见了吗？我是说，这是太 <b>危险</b> 了，他们是谁？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“你 <b>是</b> 新来的，对吗？”带来的是个嘲笑的回答，“它们是正电子嘛！还能是谁？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">这类事件一次次重复发生：没完没了的一系列加速冲击，其间点缀着一些聚焦插曲，在整个时间内，偏转磁场一直在变得越来越强，而粒子们的能量也变得越来越大。当然，那群正电子就像在做巡回演出一样，定期从对面飞将过来。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">事实上，情况开始变得非常险恶。现在，正电子们每次从旁边经过，都会大声喊出一些坏话：“你们等着吧，我们这就要你们的命！”他们辱骂道。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“说真的，这是在说你们自己呢！除了你们还能有谁呢？”汤普金斯先生这边的电子也回敬了他们。不管是电子还是正电子，看来都由于期待的意识和兴奋的强度不断增加而变得十分急躁。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">不过，汤普金斯先生已经不再担心了。随着加速器一圈又一圈地转，他觉得越来越头晕、恶心。突然，他的注意力被同伴传来的喃喃警告声抓住了：“喂，打起精神来，要使尽全力！要出事了，祝你好运！你是需要运气帮忙的。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">汤普金斯先生正想问它是什么意思，但是已经没有这个必要了，正电子们就在他们对面，而且这一次是彼此直接头对着头奔驰。汤普金斯先生看到四周都有电子和正电子在猛烈碰撞，每次碰撞都产生一些新粒子，这些新粒子朝着四面八方分散开来。有些在碰撞中产生的新粒子刚刚出现，就马上分裂成其他粒子。最后，所有碎片全都穿过加速器的管壁而消失不见。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">一片寂静。事情结束了。正电子们已经走开，剩下的全都是电子。汤普金斯先生环顾了四周以后，发现尽管发生了那么激烈的暴力事件，大多数电子就像他自己一样，全都安然元恙。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“唷，实在太走运啦！”他放心地叹了一口气，“我很高兴事情已经过去了。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">他的同伴轻蔑地瞪了他一眼。“你真叫人惊奇啊！”那个电子评论说，“你确实是 <b>什么</b> 都不懂，你就是这种人。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">这时，正电子们回来了！整个可怕的场景反复出现：第二次，然后是第三次，第四次……一段段平静的时期穿插着暴力事件。汤普金斯先生逐渐认识到，这些碰撞总是发生在管道圆环的几个固定地点上。“这必定是安放探测器的地方。”他这样猜想。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">就在两群粒子再一次相遇的时候，汤普金斯先生最害怕的事情发生了——直接撞击！他没有得到任何警告就被撞飞了出去。他干净利落地穿过加速器的管壁飞到外面，在那里，正像他先前揣摩到的，探测器正在等着他呢。他只是模模糊糊地意识到后来发生的事：强烈地朝一侧偏转，一阵阵火花，一次次闪光，还有他在闯过许多金属板时的一连串撞击，最后，他终于在一块金属板里停了下来。他无法回想起他是怎样设法离开那块金属板的，他的头脑实在过于迷乱，只剩下一片茫然了。不过，他毕竟是离开了，并且发现他自己又一次来到实验大厅，处在一大堆同样从探测器漏出的其他粒子当中。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">他躺在那里，开始动动手脚，试图让头脑清醒过来，这时有个忸怩的声音问道：“你是在找我吗？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">最初，他并没有认识到这个问题是向他提出的，但是，当这个诱人的提问又重复了一次时，他便努力挣扎着坐了起来。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“对不起，”他瞧瞧四周，鼓起勇气说道，“请再说一遍。”他发现正在同他说话的是那堆粒子中的一个———个相当罕见的、外表着实异乎寻常的粒子。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“我想，我并没有找你。”他咕哝说。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“你能肯定吗？”她固执地问。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“十分肯定。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">谈话尴尬地中断了片刻。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“太遗憾了。我可以离开大伙——就一个人，至少你也可以看看我的标签嘛！”她生气地补了一句。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">汤普金斯先生叹了口气，但还是顺从地照她的话做了。他读出“自旋等于3/2，B=1，负电荷，S=-3，质量是1672MeV/c <sup><small><font size="1">2</font></small></sup> ……”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“怎么样？”她期待他说。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“什么怎么样？”他回答说，不晓得她要的是什么东西。不过，后来他心中突然一动：“老天爷啊，你是……你是Ω <sup><small><font size="1">-</font></small></sup> 粒子嘛！你就是我被派出来寻找的那个粒子！我完全忘了。天啊，我找到了那个失踪的Ω <sup><small><font size="1">-</font></small></sup> 粒子了！”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">他非常兴奋地把她拾起来，急急忙忙地跑回福尔摩斯那里，让他看自己的战利品。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“太棒了！”福尔摩斯大声喊道，“同我猜想的完全一样。把它放到它所属的家族那里去吧！”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">汤普金斯先生把它放在地板上，完成了那个三角形的十重态。福尔摩斯则掏出他那有名的黑色陶制烟斗，心安理得地靠在椅背上吞云吐雾。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“这是基本的，亲爱的华生。”他宣布说，“是基本的。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">汤普金斯先生对摆在他们面前的图形——六角形的八重态和三角形的十重态——注视了片刻，不过，这时，他开始发觉从福尔摩斯那烈性烟丝散出的气味是那么辣得呛人，他越来越被烟雾所包围。这是最不愉快的事，所以他决定还是离开此地为妙。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">漫无目标地走了一会儿，他决定绕着探测器闲逛一圈。走到尽头时，他又惊奇又高兴地看到一个俯身在工作台上干活的熟悉身影。这是那个木雕匠！</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“你在这里做什么？”他问道。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">木雕匠抬起头来，认出他的拜访者后，他脸上露出了笑容：“这不是你吗！能够再一次见到你，真是太好了。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">他们握起手来。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“还在忙着干你的上色活，我看到了。”汤普金斯先生说。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“是的。不过从上一次你来看我以后，我就搬到这里来了。”他说，“新任务。不再给质子和中子上色了。这些日子要上色的是 <b>夸克</b> 。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“夸克！”汤普金斯先生喊道。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“对极了，它们是原子核物质的最基本的组成部分。中子和质子就是由它们组成的。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">他看着他的朋友，示意要他走近一点。“我刚才无意中听到你同上面那个大声嚷嚷的家伙的谈话，”他像在说心腹话那样咕哝说。“这是基本的，亲爱的华生，是基本的。”他挖苦地重复了福尔摩斯的话，“去他的吧，他根本就不知道他在说什么。基本的，简直是胡说！他的那些粒子完全不是什么基本粒子。把我的话传给他：夸克才算得上最基本的东西。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“那么，你现在究竟是在于什么活呢？”汤普金斯先生问道。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“在给夸克涂上颜色啊，”木雕匠回答说，“由于新粒子是从加速器跑出来的，我得给它们的夸克上色。”他一只手拿起一把很精巧的尖头刷子，另一只手拿着一把镊子，继续说下去：“这是很琐碎的活。夸克实在是大小大小了。瞧，这里是个介子，再看看里面的夸克：一个夸克，还有一个反夸克。我得像这样来处理夸克。”他一边说，一边把镊子伸进介子内部，把那个夸克夹住，“你永远无法把夸克拉出来，它们胶合在一起，粘得太牢了。不过没关系，就是它们还呆在里面，我也能够非常好地把它们涂上颜色。我把夸克涂上红色，就像这一个。然后，再用另一把刷子，把反夸克涂成绿色。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“这是你过去给质子和电子所上的颜色嘛。”汤普金斯先生还记得。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“是的。正如你所看到的，这两种颜色的组合使整个介子变成白色。但是，我也可以利用其他补色的组合做到这一点：蓝色同黄色，青色同品红色（或紫色）。”他指着工作台上另一些颜料瓶说。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“而重子（像这边这个质子）是由三个夸克组合成的。所以对于重子来说，我要把每一个夸克涂成不同的原色：红，蓝和绿。这是产生白色的另一种办法。要嘛你采用一种颜色和它的补色，要嘛就把所有三种原色混合起来。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">这时汤普金斯先生的思想突然走了题，想起不久前同神父的会面。他想象泡利神父一定会接纳介子——两个对立面的联姻，但却不敢肯定他对于三个相同粒子的组合会怎样看待。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">木雕匠一本正经地往下说：“我想让你知道，这是一项极其重要的工作。宇宙的构造本身就取决于我在这里所做的事。给质子和电子上色，只不过是为了使它们看起来漂亮一些——在一般物理书的插图中更容易区别一些。但是，前面说到的那些却是非常重要的色。我是说，物理学家们本身就是这样称呼它们的。它们说明了为什么夸克总是互相束缚在一起——为什么它们永远不能分离。一个粒子要想能够独立，它就必须是白色的，就像我刚刚完成上色工作的质子和中子那样。这些质子和中子都放在上面的匣子里，马上就准备交货了。不过，单个的夸克却是有色的，所以它们必须永远同带有适当颜色的其他夸克粘在一块。我相信，我已经把这一切都对你讲清楚了。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">汤普金斯先生觉得他先前从那本小册子读到的某些内容，现在好像有了着落。但是，究竟为什么粒子应该是白色的，这对他仍旧是个谜。他走到放着中子的那个匣子跟前，把盖子打开。他被核子耀眼的白色给震住了。事实上，他被白光弄得眼花绦乱，不得不用手遮住眼睛……</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“我相信，他终于走回来了。”这是慕德的声音，“拿灯来，对不起，你把他照瞎了。亲爱的，亲爱的，你还好吗？太叫人宽慰了。我们都担心得要死。你怎么撞成这样了！现在你觉得怎么样？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“就是那个正电子，”汤普金斯先生喃喃他说，“那个正电子击中了我。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“有个正电子击中了他？”有个声音问道，“他是这样说的吗？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“脑震荡，”另一个声音宣布说，“他患了脑震荡。真是一塌糊涂！我们得把他送去医疗站。现在他需要先休息一会儿，我们把他前额的伤口包扎一下吧！”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="0pt"><img align="baseline" alt="" height="289" src="../Images/Image00111.jpg" width="337" /></p>

  <p><span id="filepos0000505192"></span></p>

  <p align="justify" height="0pt" width="0pt"></p>

  <table align="justify" valign="top">
    <tr align="justify" valign="top">
      <td align="justify" valign="top"><a href="../Text/text00002.html#filepos0000480921"><font color="blue"><u>[1]&nbsp;</u></font></a></td>

      <td align="justify" valign="top">英国著名作家柯南·道尔在20 世纪初塑造了一个善于推理的大侦探歇洛克·福尔摩斯，华生是他的搭档。——译者注&nbsp;</td>
    </tr>
  </table>

  <p><span id="filepos0000505646"></span></p>

  <p align="justify" height="0pt" width="0pt"></p>

  <p align="center" height="1em" width="0pt"><font size="7"><b>16. 教授的最后一篇演讲</b></font></p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">女士们、先生们：</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">1962年，默里·盖尔曼和尤瓦尔·尼曼分别独立地认识到，可以根据SU(3)群把各种粒子归纳成一些家族图形。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">他们发现，并不是所有家族图形都是完整的，其中有一些空隙。从这方面说，这种情况同门捷列夫早先在编制其原子元素周期表时所面临的局面非常相似。门捷列夫也发现元素的表现可以排成一些周期循环的图形，如果他给当时还没有发现的元素留下一些空位，通过考察这些空位旁边的元素的性质，他便能够预测那些未知元素的存在和它们的本质。现在，历史再次重演了：盖尔曼和尼曼也根据三角形十重态中的一个空位，预测出Ω <sup><small><font size="1">-</font></small></sup> 粒子的存在和它的具体性质。由于1963年引人注目地发现了Ω <sup><small><font size="1">-</font></small></sup> 粒子，科学界便完全相信SU(3)对称群是站得住脚的。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">门捷列夫周期表通过揭露元素之间的关系，暗示了它们的内部结构：应该把各种元素看做是用同一个题材写成的不同类型的作品。这种看法后来在原子结构理论中得到了证实，根据这个理论，一切原子都是由一个原子核及其周围的电子组成的。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">1964年，盖尔曼和兹威格指出，粒子所表现出的相似性和家族图形同样是某种内部结构的反映。这个建议坚持认为，当时被当作“基本粒子”的200多种粒子，事实上很可能是由更为基本的组成部分构成的合成物。这些组成部分被叫做 <b>夸克</b> 。目前，大家都相信夸克是真正的基本粒子。它们被看做是不具有由“亚夸克”组分组成的内部结构的点状物。但是，谁知道是不是这样呢？我们也可能又一次被证明是错误的！</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">最初的方案是根据当时已知的三种类型或者说有三种味的夸克制订的。这三种夸克是上夸克、下夸克和奇夸克。前两种夸克之所以这样命名，是因为它们的同位旋采取朝上和朝下的方向。奇夸克的名称则出于它带有新发现的一种物理性质——奇异性。20世纪70年代，人们辨认出带有另外两种性质（粲性和底性）的粒子，到了90年代，又辨认出另一种性质（顶性）。于是，后来的方案就必须把带有新发现的性质（另外三种味）的夸克包括进去。所有这6种夸克的性质都在表1中列出。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">除了这6种夸克以外，还有6种反夸克，它们的各个量子数全都与表1所示的值相反。例如，奇夸克s的反夸克 <img align="baseline" alt="" height="18" src="../Images/Image00020.jpg" width="13" /> 的Q=+1/3，B=-1/3，S=+1。</p>

  <p><br />
  <br /></p>

  <table align="justify" border="1" valign="top">
    <caption align="center" valign="top">
      表1 夸克的各种性质
    </caption>

    <tr align="justify" valign="top">
      <td align="justify" valign="top">&nbsp;&nbsp;</td>

      <td align="justify" valign="top">Q&nbsp;</td>

      <td align="justify" valign="top">B&nbsp;</td>

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      <td align="justify" valign="top">-1/3&nbsp;</td>

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      <td align="justify" valign="top">2/3&nbsp;</td>

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      <td align="justify" valign="top">1&nbsp;</td>
    </tr>
  </table>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><i><font color="green">表中Q是电荷，B是重子数，S是奇异数，c是粲数，b是底数，t是顶数。竖行中的d，u，s，c，b，t分别代表下、上、奇、粲、底、顶等6种夸克。</font></i></p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">这些夸克和反夸克可以合成高能碰撞中产生的所有新粒子。重子是由3个夸克（q，q，q）构成的。因此，举例来说，质子是（u，u，d）的组合，中子是（u，d，d），而Λ <sup><small><font size="1">0</font></small></sup> 是（u，d，s）。你们可以从表1中查出，上面这些组合确实产生了各种粒子所具有的性质（例如，质子的B=+1，Q=+1）。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">反重子是由3个反夸克（ <img align="baseline" alt="" height="23" src="../Images/Image00122.jpg" width="14" /> ， <img align="baseline" alt="" height="23" src="../Images/Image00122.jpg" width="14" /> ， <img align="baseline" alt="" height="23" src="../Images/Image00122.jpg" width="14" /> ）组成的，这就使得重子和反重子具有截然相反的性质。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">那么，像π介子这类介子呢？介子是由一个夸克和一个反夸克（q， <img align="baseline" alt="" height="23" src="../Images/Image00122.jpg" width="14" /> ）组合构成的。例如，π <sup><small><font size="1">-</font></small></sup> 介子是（u， <img align="baseline" alt="" height="23" src="../Images/Image00122.jpg" width="14" /> ）的组合。你们可以再一次从表1中查出，这种组合正好给出π <sup><small><font size="1">+</font></small></sup> 介子的全部性质：B=0，Q=+1。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">我必须指出，并非所有粒子都是由夸克构成的。只有重子和介子才有这样的结构。事实上，我们把所有这类粒子统称为 <b>强子</b> 。强子能感受强核力的作用；而另一些类型的粒子，像电子、μ子和中微子等，就不是这样了，它们统称为 <b>轻子</b> 。其实，“重子”和“轻子”这两个名称可能并不太准确，它们是根据粒子质量的轻重定下来的。但是，我们目前已经知道，有一种轻子——τ粒子——比质子还要重一倍，根本就不是什么“轻”粒子！因此，最好是根据粒子到底是强子（会进行强相互作用的）还是轻子（不感受强核力作用的），来对它们进行描述。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">到目前为止，我们只谈到被束缚在强子里的夸克。那么，自由夸克是什么样的呢？它们应该是很容易根据它们的分数电荷（Q=1/3或Q=2/3）而被辨认出来的吧！</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">尽管人们尽了最大的努力，却从来没有人见到过自由夸克。即使是在最高能的碰撞中，也从未发射出夸克来。这就要求物理学家对它作出合理的解释了。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">有一种流行过一时的想法认为，夸克并不是真实的东西，而只不过是数学上的玩意儿——一种有用的虚构物。是粒子的表现使人觉得它们 <b>似乎</b> 是由夸克构成的，但并没有现实的夸克这种东西。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">但是，后来人们却无可争议地证明了夸克的真实性，这是历史重演的又一个例子。请大家回想一下，1911年卢瑟福爵士是怎样通过把子弹（α粒子）射入原子并观察到某些大角度反弹，从而证明原子核的存在的吧。这是因为大角度的反弹表明，入射粒子在原子中撞上了一个很小的密实的靶（原子核）。1968年，人们开始有可能把高能电子射入质子的 <b>内部</b> ，并开始积累了电子偶尔发生大角度侧向反弹的证据，这表明电子撞上了质子内部某种很小的密实的带电物体，从而证实夸克的确是存在的。不仅如此，从这种大角度散射的频率出发，就可以计算出在质子内部有3个夸克。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">好了，既然确实有夸克存在，那么，为什么它们从来不单独出现呢？此外，我们还必须再提一个问题：为什么我们只能得到（q， <img align="baseline" alt="" height="23" src="../Images/Image00122.jpg" width="14" /> ）和（q，q，q）的组合，而得不到像（q， <img align="baseline" alt="" height="23" src="../Images/Image00122.jpg" width="14" /> ，q）和（q，q，q，q）那样的组合呢？为了解释这个问题，我们得转而谈谈夸克之间的作用力的本质。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">首先我们要回顾一下，氢原子的质子和电子之间的吸引力是怎样由质子和电子所带电荷之间的静电作用力引起的。这样，通过类比，我们要引人另外一种“荷”。我们假定夸克就带有这种“荷”（此外还带有电荷），而强力就是由于这种“荷”之间发生相互作用而引起的。我们把这种“荷”叫做 <b>色荷</b> ，为什么这样叫，以后大家就会明白。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">就像正负电荷会互相吸引一样，正负色荷也会互相吸引，不过其作用力要强得多。我们假定夸克带有正色荷，而反夸克带有负色荷，这就解释了为什么容易出现介子的（q， <img align="baseline" alt="" height="23" src="../Images/Image00122.jpg" width="14" /> ）组合的原因。我们再一次通过同静电场的类比，假定同性的色荷互相排斥，这就说明了不存在（q， <img align="baseline" alt="" height="23" src="../Images/Image00122.jpg" width="14" /> ，q）组合的原因。正如靠近氢原子的第二个电子不会附在氢原子上，是因为它对质子的吸引力被它对已经处在原子中的那个电子的排斥力抵消掉了一样，第二个夸克也不会附在介子上，因为它受到介子中已有的另一个夸克的排斥。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">不过，你们大概想问：那么，你怎么解释（q，q，q）的组合呢？这里我们必须注意到电荷和色荷之间的差异。电荷只有一种，它可以是正的，也可以是负的；而色荷却有三种，其中每一种都可以是正的，也可以是负的。我们管它们叫做红、绿、蓝（即r，g，b），其原因马上就要讲清楚（不过，现在我得立刻强调指出，它们同日常生活中的颜色并没有什么关系）。既然色荷有三种，便出现了一个问题：在带有不同种色荷的夸克之间（例如带红色的qr和带蓝色的qb之间）会发生哪种相互作用呢？答案是：它们会互相吸引。由于（q <sub><small><font size="1">r</font></small></sub> ，q <sub><small><font size="1">g</font></small></sub> ，q <sub><small><font size="1">b</font></small></sub> ）组合中的三个夸克各自带有不同的颜色，而每一个夸克都受到其他两个夸克的吸引，所以这时的吸引力非常强大，能使（q <sub><small><font size="1">r</font></small></sub> ，q <sub><small><font size="1">g</font></small></sub> ，q <sub><small><font size="1">b</font></small></sub> ）结合得特别牢固，特别稳定，因而就产生了重子。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">为什么不会出现（q，q，q，q）的组合呢？因为色荷只有三种，所以第四个夸克所带的色荷必定与已经存在于重子里的三个夸克当中的某个夸克相同，这样一来，它就会受到带有同一种色荷的夸克的排斥。结果，这个斥力正好同另外两个带有不同色荷的夸克对第四个夸克所施加的吸引力抵消掉了，因此，第四个夸克就不能加入重子的组合。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">说到这里，大家可能开始明白为什么要用“色荷”这个名称了。正如原子整个说来一般是电中性的那样，我们说，容许的夸克组合也应该是色中性的，或者说应该是“白色”的。把颜色混合成白色的方法有两种：或者是把一种颜色同它的补色（或负色）结合在一起；或者是把三个原色结合在一起。而这两种方法正好是把几种色荷结合成完全色中性的组合（介子和重子）的法则。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">现在，我们来作个小结：夸克带有色荷r，g或b的正值，而反夸克则带有这些色荷的负值（即互补值） <img align="baseline" alt="" height="18" src="../Images/Image00004.jpg" width="13" /> ， <img align="baseline" alt="" height="23" src="../Images/Image00038.jpg" width="14" /> ，或 <img align="baseline" alt="" height="25" src="../Images/Image00069.jpg" width="12" /> 。同性的色荷互相排斥，例如，r排斥r， <img align="baseline" alt="" height="23" src="../Images/Image00038.jpg" width="14" /> 排斥 <img align="baseline" alt="" height="23" src="../Images/Image00038.jpg" width="14" /> 。而异性的色荷互相吸引，所以r吸引 <img align="baseline" alt="" height="18" src="../Images/Image00004.jpg" width="13" /> ，等等。最后，不同种类的色荷也互相吸引。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">我们还得再提出一个问题：为什么不存在独立的夸克呢？为了回答这个问题，我们必须更深入地了解色力的本质，事实上也是了解各种作用力的本质。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">量子物理学认为，粒子间的相互作用并不是连续而是分立的，按照这种精神，我们认为一种作用力——任何一种作用力——从一个粒子传递给另一个粒子的机制，牵涉到第三个中介粒子的交换。从根本上说，我们可以认为粒子1朝着粒子2的方向射出那个中介粒子，在这个过程中，粒子1会发生一次反冲，就像枪支在射出子弹时会朝着与子弹运动相反的方向反冲那样。粒子2在接受中介粒子时，也吸收了它的动量，从而向后退离粒子1。这种交换的整个效果是迫使两个粒子分开。当那个中介粒子从粒子2回到粒子1时，上述过程又重复了一次，也再一次迫使两个粒子分开。其净效应是两个粒子互相排斥，也就是说，它们都受到一个斥力。</p>

  <p><span id="filepos0000521596"></span></p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">那么，引力是怎么回事呢？实际上是同样的机制在起作用，不过，如果大家坚持要进行类比的话，这一次我们必须认为粒子并不是射出子弹，而是扔出一个飞去来器 <a href="../Text/text00002.html#filepos0000546370"><font color="blue"><u>[1]</u></font></a> 。粒子1朝着 <b>背离</b> 粒子2的方向射出中介粒子，从而经受到一次朝着粒子2的反冲；而粒子2这时则从相反的方向接受到中介粒子，所以也被推向它的同伴。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">在两个电荷之间产生电作用力的场合下，中介粒子是光子、由于一再交换光子，两个电荷或是互相排斥，或是互相吸引。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">事情既然如此，我们就不禁要问：夸克之间的强相互作用力是不是也可以用交换某种中介粒子来解释呢？答案是肯定的，夸克也是通过交换一种叫做胶子的中介粒子而在强子中束缚在一起（我想，我毋须再说明 <b>胶子</b> 这个名称的来源了吧）。胶子有８种不同的类型。其所以如此，是因为在交换胶子的过程中，夸克要保持它们的分数电荷和分数重子数，还要能够交换它们的色荷。胶子在被第一个夸克射出时，带走了这个夸克原来的色荷，但是，夸克是不能够没有颜色的，因此，在它失去原来的颜色的同时，它就要带上第二个夸克的颜色。而那个胶子在到达第二个夸克时，会把这个夸克原来的色荷抵消掉，同时把从第一个夸克带来的色荷转交给它。这样，交换胶子的净效果是两个夸克交换了色荷。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">要使这种转换能够发生，胶子就必须既带有某种色荷，又带有与之互补的色荷。举例说，胶子grb将带有色荷r和b，它可以参加下面的转换过程：</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><img align="baseline" alt="" height="27" src="../Images/Image00097.jpg" width="167" /> 接着是 <img align="baseline" alt="" height="27" src="../Images/Image00048.jpg" width="162" /> 这里有三种色荷和三种互补色荷，因此，色荷和互补色荷之间便可以有3×3=９种不同的可能组合，这些组合分成一个八重态和一个单态（大家应该还记得，前面在把介子归入SU（3）表象时，我们已经介绍过八重态和单态。胶子的单态对应于 <img align="baseline" alt="" height="18" src="../Images/Image00067.jpg" width="26" /> ， <img align="baseline" alt="" height="25" src="../Images/Image00117.jpg" width="23" /> 和 <img align="baseline" alt="" height="23" src="../Images/Image00021.jpg" width="28" /> 等组合，由于它是色中性的，它不会同夸克发生相互作用，因此我们便不再考虑它。这样便只剩下八重态，也就是说，总共有８种胶子。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">像光子一样，胶子是没有质量的；但是，和光子不同，光子本身并不带有电荷，而胶子——正如我们刚刚指出的——却带有色荷。因此，胶子不但能同夸克发生相互作用，而且在胶子 <b>自身</b> 之间也是如此。这就引人注目地改变了它们所传递的作用力的特性。电作用力会随着电荷问距离的增大而减弱（即反比于电荷间距离的平方而减弱），而色力却始终具有相同的值，与距离无关（除非色荷彼此靠得非常近，这时色力会变得几乎不再存在——就像一条橡皮筋的两端靠在一起时它会变得疲软没劲那样）。因此）当两个夸克靠在一起时，它们之间只有非常小的作用力，但是，当距离增大时，这个力就会达到一个固定不变的值。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">现在请大家记住这一点，跟着我回到为什么没有发现单独的夸克这个问题上来。假定我们试图把两个夸克分开。由于它们之间存在着固定的作用力，为了使它们的距离增大，就必须使用越来越多的能量。最后，你会达到这样一个时刻，就是你为了拉断那条把两个夸克连在一起的纽带所使用的能量，已经大到足以产生一个夸克一反夸克对。这时所发生的事情是：那条纽带突然断开了，并且产生了一对夸克和反夸克。在新产生的这对夸克和反夸克中，那个反夸克立即与被拉出的夸克凑在一起，并组成一个介子，而那个夸克却留在强子里取代了旧夸克的地位。这种情况与你拿着一根磁铁试图把它的南、北极分开时所出现的局面非常相似。在把磁铁分成两半时，新的南、北极产生了，留下的是两根磁铁，你完全没有达到取得单独的磁极这个目标。同样，断开夸克之间的纽带也不会产生单独的夸克。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">我们曾经说过，质子和中子都是色中性的，并且在它们之间存在着一种吸引力。正是这种力对抗着原子核中带正电的质子之间的静电斥力，使原子核粘得很牢而不致散开。为了理解核子之间怎么会出现这种强相互作用力，让我们回忆一下原子是怎样组成复杂的分子的——尽管各个原子本身都是电中性的。这种作用于各个原子之间的所谓范德瓦耳斯力之所以能够产生，是由于其中每一个原子里的电子都发生重新排列，从而使它们受到属于其他原子的原子核的局部吸引，这样就产生了一种能把各个原子结合在一起的外部剩余力。与此相似，一个核子里的夸克也能够用这种方式进行自我调整，从而产生了一种能够吸引邻近核子的组成部分的外力——尽管每一个核子都不具有净色荷。因此我们知道，作用于核子之间的强力也可以看作是组成它们的夸克之间的更为基本的胶子力的“泄漏”。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">这样一来，强作用力（或者说胶子力）便在自然界各种不同的作用力之间占有一席之地。说到万有引力、电力和磁力，它们都是长程力，因而能产生很容易观察到的宏观效果，这里只要提出行星的轨道和无线电波的发射这两个例子就够了。但是，强作用力却是短程力，它的作用距离只有10 <sup><small><font size="1">-15</font></small></sup> 米，也就是同原子核的尺寸一般长。正是强力的这种短程性质，使得它要难以发现得多。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">现在我想再为大家介绍另一种力——弱相互作用力。其实，就它的内禀强度而言，它并不比电力和磁力弱；它之所以显得弱，是因为它的作用距离甚至比强力还要更短：只有10 <sup><small><font size="1">-17</font></small></sup> 米。 不过，虽然它的作用距离受到这样大的限制，它在自然界中却扮演着重要的角色。我们可以举一条核反应链作为例子，这就是氢（H）能够聚合变成氦（He），同时释放出能量。这些核反应发生在太阳上，并且是太阳的能源。在下面几个反应中，第一个反应就是由弱相互作用引起的：</p>

  <p align="center" height="1em" width="2em"><img align="baseline" alt="" height="109" src="../Images/Image00024.jpg" width="413" /></p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">式中γ是名叫γ射线的高能光子，2H是由一个质子和一个中子组成的氘核，而νe是中微子。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">弱力也是自由中子发生衰变的原因：</p>

  <p align="center" height="1em" width="2em"><img align="baseline" alt="" height="23" src="../Images/Image00034.jpg" width="193" /></p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">式中 <img align="baseline" alt="" height="22" src="../Images/Image00092.jpg" width="24" /> 是反中微子。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">顺便说一下，你们大概会觉得奇怪，这一切关于“作用力”的议论，难道同粒子的相互转变有什么关系吗？也许我应该说明，只要有粒子彼此产生影响（不管是以什么方式产生的），物理学家们就总是把它说成“作用力”或“相互作用”所产生的结果。这种说法不但适用于运动发生变化的场合（即我们日常想到有某种力在起作用时），而且也适用于粒子改变其身份的场合。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">前面我已经提到过，与强子不同，无论是电子还是中微子都不感受强力的作用，这是因为它们都不带有色荷。中微子甚至也不感受电力的作用——它不带任何电荷，中微子从来不同其他粒子相互作用这个事实表明，我们必须考虑另一种类型的相互作用——弱相互作用力。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">我们说，e和ν <sub><small><font size="1">e</font></small></sub> 是“电子型轻子”，它们的电子型轻子数等于+1，其中每一种粒子分别有其反粒子e <sup><small><font size="1">+</font></small></sup> 和 <img align="baseline" alt="" height="22" src="../Images/Image00092.jpg" width="24" /> ，后者的电子型轻子数等于-1。就像在强子的场合下重子数B必须守恒那样，轻子数这个量子数在相互作用中也是守恒的，不信的话，你们可以核对一下前面那几个反应式。在谈到弱相互作用力时，由于e和νe具有相同的轻子数，它们之间并没有任何差异。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">那么，我们为什么说它们是 <b>电子型轻子</b> 呢？原因在于，自然界中还有μ子和μ子型中微子，以及τ子和τ子型中微子。这些粒子各有它们那种类型的轻子数，后者在反应中也必须守恒。这样一来，我们就可以想到，这些轻子组成了3种双重态。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">夸克也组成双重态。正如我们先前所说，质子和中子组成一种同位旋双重态（即同一种粒子——核子——的不同带电状态），所以，组成ｐ和ｎ的u夸克和d夸克也组成一种双重态。其他夸克也是这样：s和ｃ组成一种双重态，ｔ和b组成另一种。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">事实上，在夸克的同位旋双重态与轻子的“弱同位旋”双重态之间存在着一种联系：它们一起组成了3个代，如表2所示。</p>

  <p><br />
  <br /></p>

  <table align="justify" border="1" valign="top">
    <caption align="center" valign="top">
      表2 夸克双重态和轻子双重态的3个代
    </caption>

    <tr align="justify" valign="top">
      <td align="justify" valign="top">代&nbsp;</td>

      <td align="justify" valign="top">第一代&nbsp;</td>

      <td align="justify" valign="top">第二代&nbsp;</td>

      <td align="justify" valign="top">第三代&nbsp;</td>

      <td align="justify" valign="top">电荷&nbsp;</td>
    </tr>

    <tr align="justify" valign="top">
      <td align="justify" valign="top">夸克&nbsp;</td>

      <td align="justify" valign="top">u&nbsp;</td>

      <td align="justify" valign="top">c&nbsp;</td>

      <td align="justify" valign="top">0&nbsp;</td>

      <td align="justify" valign="top">2/3&nbsp;</td>
    </tr>

    <tr align="justify" valign="top">
      <td align="justify" valign="top">夸克&nbsp;</td>

      <td align="justify" valign="top">d&nbsp;</td>

      <td align="justify" valign="top">s&nbsp;</td>

      <td align="justify" valign="top">0&nbsp;</td>

      <td align="justify" valign="top">-1/3&nbsp;</td>
    </tr>

    <tr align="justify" valign="top">
      <td align="justify" valign="top">轻子&nbsp;</td>

      <td align="justify" valign="top">e <sup><small><font size="1">-&nbsp;</font></small></sup></td>

      <td align="justify" valign="top">μ <sup><small><font size="1">-&nbsp;</font></small></sup></td>

      <td align="justify" valign="top">τ <sup><small><font size="1">-&nbsp;</font></small></sup></td>

      <td align="justify" valign="top">-1&nbsp;</td>
    </tr>

    <tr align="justify" valign="top">
      <td align="justify" valign="top">轻子&nbsp;</td>

      <td align="justify" valign="top">ν <sub><small><font size="1">e&nbsp;</font></small></sub></td>

      <td align="justify" valign="top">ν <sub><small><font size="1">μ&nbsp;</font></small></sub></td>

      <td align="justify" valign="top">ν <sub><small><font size="1">τ&nbsp;</font></small></sub></td>

      <td align="justify" valign="top">0&nbsp;</td>
    </tr>
  </table>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">像强相互作用那样，在弱相互作用中，电荷、重子数和轻子数这些量子数也总是守恒的。但是，与强相互作用不同，在弱相互作用中，夸克的味不必守恒。因此，举例来说，中子（u，d，d）衰变成质子（u，u，d），是因为中子的一个d夸克改变了自己的味而变成稍稍轻一点的u夸克，同时发射出多余的能量。对于带有ｔ、b、ｃ、s等夸克的强子来说，情况也是这样。这些强子一旦在高能碰撞中产生，它们的ｔ、b、ｃ、s等夸克立即转变成不同味的较轻夸克。例如，奇异粒子Λ <sup><small><font size="1">0</font></small></sup> （s，u，d）的衰变</p>

  <p align="center" height="1em" width="2em"><img align="baseline" alt="" height="29" src="../Images/Image00075.jpg" width="151" /></p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">就是由于它的s夸克转变成u夸克。这正是新产生的粒子不可能长期存在的原因：它们一产生出来，便马上衰变成比较轻的粒子。这也正是为什么组成我们这个世界的物质几乎全部由两种最轻的夸克u和d加上电子构成的原因。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">为了进一步认识弱相互作用力，我们得稍稍回顾一下前面所走过的路。当我第一次谈到自然界中不同的作用力时，我是把电力和磁力分开的。这确实是它们最初被观察到的情况——它们表现为不同类型的力。19世纪60年代，正在奋力工作的天才麦克斯韦把当时已知的全部电现象和磁现象收集在一起，并且认识到它们全都可以用一种单一的力—— <b>电磁力</b> ——来加以解释。</p>

  <p><span id="filepos0000535568"></span></p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">但是，这种对不同的力进行统一的过程并没有就此停止。温伯格（1967年）和萨拉姆（1968年）在格拉肖 <a href="../Text/text00002.html#filepos0000546763"><font color="blue"><u>[2]</u></font></a> 早期工作的基础上，成功地建立了一个优美的理论，把电磁力和弱相互作用力看做是一个单一的力—— <b>电弱力</b> ——的不同表现形式，从而把它们统一起来。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">要想能够做到这一点，就必须假定弱力像我们已经讨论过的其他力一样，也是通过交换某种粒子来传递的。温伯格他们的理论预言说，起这种作用的粒子有3种，即Ｗ <sup><small><font size="1">+</font></small></sup> 粒子、Ｗ <sup><small><font size="1">-</font></small></sup> 粒子和Z <sup><small><font size="1">0</font></small></sup> 粒子。但是在当时，这3种粒子都还没有发现过。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">1983年，由于成功地发现了这些粒子，上述理论被证明获得了全胜。同其他新粒子一样，这3种粒子也是不稳定的，比方说，它们会按照下面的方式衰变：</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><img align="baseline" alt="" height="23" src="../Images/Image00010.jpg" width="174" /> 或 <img align="baseline" alt="" height="27" src="../Images/Image00121.jpg" width="155" /></p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">粒子的衰变特别有趣，它不仅能衰变成（ <img align="baseline" alt="" height="22" src="../Images/Image00047.jpg" width="80" /> ），而且还能衰变成（ <img align="baseline" alt="" height="26" src="../Images/Image00109.jpg" width="86" /> ）、（ <img align="baseline" alt="" height="22" src="../Images/Image00077.jpg" width="84" /> ），或除当时已知的3种中微子以外，可能存在的其他类型的中微子—反中微子对。Z <sup><small><font size="1">0</font></small></sup> 粒子的衰变渠道越多，它就会衰变得越快。这样一来，Z <sup><small><font size="1">0</font></small></sup> 粒子的寿命就提供了一种灵敏有效的手段，可以确定究竟会有多少种中微子—反中微子组合。对Z <sup><small><font size="1">0</font></small></sup> 粒子寿命的测量表明，实际上只有3种中微子，也就是我们已经发现的那3种。由此可以作出结论说，轻子的双重态也只有3种。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">不仅如此，由于轻子双重态同夸克双重态组成3个代，我们就有理由推论说，夸克双重态大概也只有3种。换句话说，夸克的味只限于6种。这是非常重要的。夸克一直有一种令人困惑的特点，那就是每一种新发现的夸克总要比其先行者更重一些，次序是：u（5 MeV），d（10 MeV），s（180 MeV），ｃ（1．6GeV），b（4 GeV），ｔ（180 GeV）。 较重的夸克意味着由它构成的强子也会比较重，而强子越重，也就越难以产生。这就引起了人们的关注：是不是可能还有一些未知的味，我们之所以从来没有发现它们，只不过是因为从物理上说，我们还不拥有足够产生它们的能源（在高能物理学的预算里，耗尽地球的全部国民生产总值之前，我们还能建造成多大的同步回旋加速器呢）？不过，感谢Z <sup><small><font size="1">0</font></small></sup> 粒子的帮忙，目前这个问题已经不复存在了，我们完全有理由相信，自然界中只存在我们已经发现的6种味。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">因此，基本粒子一览表就变成这样了：</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">（i） 6种夸克和6种轻子；</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">（ii） 12种中介粒子，其中包括８种胶子、光子、 <img align="baseline" alt="" height="25" src="../Images/Image00062.jpg" width="43" /> 粒子和Z <sup><small><font size="1">0</font></small></sup> 粒子。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">这样一来，我们便得到了粒子物理学的所谓 <b>标准模型</b> ——这个理论概括了我们所提到的一切构成自然界的组成部分和它们之间的作用力。到今天为止，所有已经做过的实验都同这个理论相一致。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">那么，将来会怎样呢？</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">有一条重要的研究路线是打算把各种力统一起来。正如电力和磁力首先得到统一，然后这个合成的电磁力又和弱力联合在一起那样，也许有朝一日，人们会认识到，电弱力和强力也是一种共同的相互作用的不同表现形式。目前已经发现，当能量变得越来越高时，强力和弱力的强度却会降低，而电磁力的强度却会增大，它们似乎将在某一点上会聚起来。按照当前流行的理论，当能量达到10 <sup><small><font size="1">15</font></small></sup> Gev左右时，所有这几种力将有可相比拟的强度。如果这一点被证明是正确的，那么我们就会知道，我们所碰到的是一种单一的 <b>大统一力</b> （我觉得这个名称有点太过分了，但是，人们就是这样称呼那种力的）。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">这里有一个问题：10 <sup><small><font size="1">15</font></small></sup> GeV是永远无望在实验室里产生的能量（能产生这种能量的同步回旋加速器将是太大太大了）。目前我们所能达到的能量极限是10 <sup><small><font size="1">3</font></small></sup> GeV。但是，希望仍然存在。尽管这样高的能量条件是无法达到的，人们依旧期望在普通能量条件下能出现一些有价值的剩余效应。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">例如，有人曾提出一种使质子经过很长时间进行衰变的理论方案，其衰变的模式是</p>

  <p align="center" height="1em" width="2em"><img align="baseline" alt="" height="29" src="../Images/Image00118.jpg" width="147" /></p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">目前，人们正在寻找质子有没有这种不稳定性的表现，但直到今天，还没有一个人发现它。尽管如此，大家还是认为研究质子的衰变，可能是我们在不必再现超高能的条件下，能够探索大统一的方方面面的一种办法。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">但是我应该指出，虽然我们不能在实验室里创造这种超高能的条件，然而这样的条件却曾经一度出现过。我指的是紧接着大爆炸的瞬间，宇宙所出现的状态。在那个时候，宇宙是由各种基本粒子密集混合而成的，这些粒子一面进行随机运动，一面互相碰撞。当时的温度极高，也就是说，粒子的碰撞可以用我们刚才提到的那种异常高的能量来加以描述。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">因此，我们可以想象到，在宇宙的早期状态中（这里的“早期，是指大爆炸后大约10 <sup><small><font size="1">-32</font></small></sup> 秒内），温度为10 <sup><small><font size="1">27</font></small></sup> K，而能量为10 <sup><small><font size="1">15</font></small></sup> GeV。那时，强力、电磁力和弱力全都具有相同的强度。此后，由于宇宙发生膨胀，它便逐渐冷却下来。这时可用于进行碰撞的能量比较小，并且比较难以产生较重的粒子。这又意味着，各种不同的作用力开始获得它们的特殊性。我们把这种情形称为对称自发破缺。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">让我来作个类比吧！当水冷却到冰点以下时，它就会发生相变，形成冰晶体。尽管在液体的条件下，所有方向都是等效的，但晶体却有非常确定的晶轴。这就是说，在结晶的过程中，它必须在空间选定某些方向作为晶轴的方向。不过，这些方向并没有任何特殊意义，因为它们的选择是非常任意的。在水中某个地方形成的第二块晶体几乎必然会采取某种别的取向。因此，虽然晶轴是晶体的一个非常明显的特点，但是它们的取向并没有任何根本性的意义。它们只不过是掩盖了这样一个事实，即在基本的水准上，所有的方向都是等效的，具有完美的旋转对称性。我们说，水的这种原有的对称性变得无规了，或者说它“自发破缺”了，现在对称性完全隐藏起来了。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">作用力的情况也是这样。当相互作用粒子的混合物冷却下来时，它同样经历了某种“相变”。这时强力、弱力和电磁力的十分不同的特点变得非常显著——正是这种差异，使这些力在我们最常碰到的低能条件下显得如此各不相同。但是我已经说过，这些差异并没有什么重要的意义，我们不应该被它们所蒙蔽而看不见这些力共有的基本对称性——大统一力的对称性。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">遗憾的是，我知道我的时间快用完了。我可以介绍的东西还很多。例如，关于基本粒子为什么会得到它们所具有的质量的问题，我还完全没有谈到。另一个叫人入迷的话题是有关磁单极子。大家都知道，你无法把磁棒折断成两半而产生磁单极子，然而，这并不妨碍我们用别的办法去产生它。这种可能性是狄喇克最先提出的，目前大统一理论也在预言磁单极子的存在。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">至于如何扩展标准模型的范畴，有个名叫 <b>超对称性</b> 的理论看起来很有前途。它提出一个问题：如果把被交换的中介粒子（如胶子、光子、Ｗ粒子和Z0粒子）当作一方，而把进行交换的粒子（夸克和轻子）当作另一方，那么，这双方之间的差别是不是真的像我们过去所表达的那么泾渭分明？</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">最后，我还想提一提 <b>超弦</b> 的问题，这种理论认为，基本粒子（夸克和轻子）虽然表现得好像是点状物，但它们事实上并不是点，而是非常微小的“弦”。预计它们小得无法置信，其长度不大于10 <sup><small><font size="1">-34</font></small></sup> 米，但却起着非常重要的作用， 它们并不是我们过去所想象的那种简单的点。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">大家都知道，现在我门正带着最后这几个课题到臆想王国中去闯荡。其中是不是有哪个理论在将来某个时候会得到认可，并像今天的标准模型那样成为定论呢？对此，目前谁也不敢说什么。我们只有拭目以待。</p>

  <p><br />
  <br />
  <span id="filepos0000546370"></span></p>

  <p align="justify" height="0pt" width="0pt"></p>

  <table align="justify" valign="top">
    <tr align="justify" valign="top">
      <td align="justify" valign="top"><a href="../Text/text00002.html#filepos0000521596"><font color="blue"><u>[1]&nbsp;</u></font></a></td>

      <td align="justify" valign="top">飞去来器是澳大利亚土人使用的一种飞镖， 它在扔出以后绕了一圈还会飞回来。——译者注&nbsp;</td>
    </tr>
  </table>

  <p><span id="filepos0000546763"></span></p>

  <p align="justify" height="0pt" width="0pt"></p>

  <table align="justify" valign="top">
    <tr align="justify" valign="top">
      <td align="justify" valign="top"><a href="../Text/text00002.html#filepos0000535568"><font color="blue"><u>[2]&nbsp;</u></font></a></td>

      <td align="justify" valign="top">温伯格（Steven Weinberg），1933~ ，美国物理学家；萨拉姆（Abdus Salam），1926~ ，英国物理学家；格拉肖（Sheldon Lee Glashow），1932~ ，美国物理学家。他们3人因正文中介绍的工作而共同获得1979 年的诺贝尔物理学奖。——译者注。&nbsp;</td>
    </tr>
  </table>

  <p><span id="filepos0000547360"></span></p>

  <p align="justify" height="0pt" width="0pt"></p>

  <p align="center" height="1em" width="0pt"><font size="7"><b>17. 尾声</b></font></p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">这是个酷热的夏日——在户外的花园里坐坐是最理想不过了。不过，现在黄昏正在降临。由于光线不足，汤普金斯先生放下了他在阅读的那本书。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“你在做什么？能让我看看吗？”他向慕德问道。她坐在他旁边，正在画些什么。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“我跟你说过多少次了，我不喜欢把还没有完成的工作拿给别人看！”她回答说。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“在这样暗的光线下，你会把眼睛弄坏的。”他补充说。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">她抬起头来：“要是你一定想知道，我就试一试把我关于这座雕塑的想法告诉你。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“谁的雕塑？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“为那个实验室设计的雕塑。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“什么实验室？你都在说些什么呀？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“就是我们参观过的那个实验室啊……”她停了一下，然后接着说，“啊，亲爱的，我忘了告诉你啦，实在对不起！那天在你到护士那里去包扎伤口的时候，我同公关部的头头里奇特先生聊了起来——只是为了消磨时间等你回来。我开玩笑地对他说，他应该在前院——参观中心的外面——树立一座雕塑。他说，他自己也常常想到这一点。我顺便把我的工作告诉他。他似乎对烧焦的东西（用喷灯烧焦的）特别感兴趣。他认为这种东西可能有助于人们理解高温、高能、猛烈碰撞和诸如此类现象的意义。所以，这座雕塑应该作为那里所进行的那类工作的象征。它不能只是任何一种常见的老一套的雕塑。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“那么，你是说，你已经得到建造这座雕塑的委托了？”汤普金斯先生兴奋地问道。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“天啊，不！”慕德笑了，“现在还没有。我得先画出草图，提出我的想法，估定资金预算。他们也可能让别人试一试。咱们只有等着瞧啦。对于我关心物理学这件事，他似乎很感兴趣。他认为这有助于我提出一些中肯的意见。当然，他已经知道我爸是什么人，这对我也有好处。”她笑了起来。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">她把她的草图放在一边。两人一起凝视着夜空刚出现的第一颗昏星。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“你有没有想一想，你放弃物理学这件事是不是做对了？”汤普金斯先生问道。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">她想了片刻：“像那样一次参观，确实会叫人去好好想一想，要不要做些像抢占科学前沿和诸如此类的事。不，这不是真的。啊，我敢肯定他说，我有很多时间可以参加那样一种领域的工作——一切都非常富有魅力，非常引人入胜。但是，我不知道我能不能做到。参加一些巨大的研究组，进行一些按原设计要花5年、6年或者7年才能完成的实验……我想，我是没有耐心去做这种事的。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“我就一直忘不了那家伙——那台加速器。它实在是太大了。”汤普金斯先生喃喃他说，“想一想也觉得可笑：你想去考察的物体越小，你所需要的机器却越大。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“我觉得可笑的是，为了了解物质的最小组成部分，你却得去考察整个宇宙。反过来也是这样，认识宇宙的关键，却在于考察其最小组成部分的性质。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“你这话指的究竟是什么？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“我指的是全部研究早期宇宙中的对称自发破缺的工作。而这一切全部牵涉到宇宙暴胀理论，它说明了为什么宇宙的密度接近临界密度的原因。你知道，我曾经同你说过这件事，别告诉我你已经忘了。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“不，不！我还记得。不过，我不敢肯定我是不是已经弄清了它们之间的关系……”汤普金斯先生显得有点茫然。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">她接着往下说：“你回想一下，在谈到使各种作用力呈现出它们各自不同的性质的相变时，爸爸是怎样说的。他说，那有点像形成冰晶体时的情形。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">他点点头表示同意。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“好了，在水冻结成冰时所发生的一件事，就是它发生了膨胀，宇宙的情形也是这样：随着它的冷却，同样发生了相变，这时宇宙便进入了一种超速膨胀状态——我们管它叫做‘暴胀’状态，然后，膨胀的速度逐渐减慢，直到变成我们今天所看到的膨胀方式。暴胀的时间只持续了10 <sup><small><font size="1">-32</font></small></sup> 秒， 但它绝对是至关紧要的，正是在这段时间内产生了宇宙的绝大多数物质……：’</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“对不起，”汤普金斯先生打断了她的话，“绝大多数物质？可是我认为，宇宙中的全部物质都是在大爆炸的瞬间产生的呀。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“不，在最开始时只有一小部分物质存在。大多数物质都是在那瞬间以后的极短暂的时间内产生的。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“这是怎么回事呢？”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“听着，你当然知道当冰变成水时会释放出能量——熔化潜热。在发生暴胀相变时也是这样：它同样会释放出能量，而这些能量就用于产生物质。不仅如此，当时产生物质的机制，又正好使得所产生物质的数量恰巧能达到临界密度。你已经知道临界密度的意义有多么重大了。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“是的，临界密度控制着宇宙的未来。”汤普金斯先生答道，“星系的膨胀速度将不断减慢，直到最后完全不再膨胀，不过，那是非常非常遥远的将来才会发生的事了。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“说得对！所以说，无论是想知道宇宙物质的起源，还是要预测宇宙遥远的未来，关键都在于了解基本粒子物理学，也就是微观物理学。此外，我们还知道，要想得出密度达到临界的结论，目前宇宙中的大部分物质必须是暗物质。这种物质是由什么东西构成的，我们现在还不知道。它可能是中微子获得了质量而产生的结果。另一种可能性是：它有一部分是由大爆炸时，各种相互作用中遗留下的某些未知的、具有质量的弱相互作用粒子组成的。我们目前只希望通过对高能物理学的研究，能够解答上面这些问题。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“我明白你的意思啦。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“而从另一个意义上说，这种交叉研究的做法同样是很起作用的。要想检验基本粒子在大统一能量中的表现，惟一的办法就是找到它们在大爆炸早期的行踪，因为在宇宙的整个历史中，只有在那个时候才存在（或者即将存在）那种大统一能量。”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">汤普金斯先生思考了片刻。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“把一切事物联系在一起，这种做法确实太重要了，”他心满意足地咕哝说，“原来，我在那一系列讲座中学到的东西全都是有联系的：基本粒子同宇宙学，高能物理学同相对论，基本粒子同量子理论。我们生活的这个世界是多么奇妙啊！”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“在你列出的清单上，还可以添上宇宙学同量子物理学。”慕德说，“你回想一下，量子物理学是在最小的范围里才起到最大的作用，而宇宙在开始时就是很小的。所以在最最开始时，负主要责任的就是量子物理学。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“就拿宇宙微波背景辐射来说吧。乍一看来，这种辐射似乎是均匀的，也就是说，它在各个方向上全都相同。但是，这种看法并不十分正确。如果这种辐射是完全均匀的，那就意味着，发出这种辐射的物质也必定是均匀的。但是，事情却不是这样。如果在物质密度的分布中丝毫没有一丁点儿不均匀性，那么，也就不存在任何凝聚中心可以使物质后来围绕着它们形成星系和星系团。事实上，不均匀性是存在的，其程度大约是十万分之一，非常小，但却至关紧要。正是这样小的不均匀性，为宇宙安排下大规模结构的图形，使宇宙中出现了星系团和超星系团，以及星系本身。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">“目前有一个难以判断的问题：是什么东西在控制这种原始不均匀性的分布呢？由于宇宙的尺度在开始时非常之小，人们便想到，这种不均匀性必定是在量子涨落中产生的。如果一旦能证明，整个宇宙的大规模结构确实是这种最为微小的涨落方式的反映，那就真的太振奋人心了……”</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em">她的声音逐渐低下来——从旁边靠椅上传过来的平稳的鼾声，提醒她不必再继续说下去了。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="0pt"><img align="baseline" alt="" height="287" src="../Images/Image00045.jpg" width="443" /></p>

  <p><span id="filepos0000557572"></span></p>

  <p align="justify" height="0pt" width="0pt"></p>

  <p align="center" height="1em" width="0pt"><font size="7"><b>名词浅释</b></font></p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>加速器</b> 一种利用电场对带电粒子进行加速的机器。粒子的径迹常常由磁场弯曲成圆形。见同步加速器。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>α粒子</b> 由两个中子和两个质子结合在一起而组成的氦原子核。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>反粒子</b> 每一种粒子都有它的反粒子，反粒子的质量和自旋与粒子相同，而某些其他性质，诸如电荷、重子数、奇异性、轻子数等等，则具有与粒子相反的值。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>原子</b> 有一个原子核，其周围围绕着电子云。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>重子</b> 由三个夸克组成的强子。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>重子数（b）</b> 一种用来标识基本粒子的量子数，例如，夸克的b=＋1／3，而反夸克的b=-1／3。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>大爆炸理论</b> 一个己得到公认的理论，按照这个理论，宇宙是在大约1２0亿年前由一个能量密度极大的点爆炸而产生的，从那个时候开始，宇宙就一直在膨胀和冷却。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>黑洞</b> 由万有引力场产生的一个物质高度凝聚的区域，其引力强度极高，以致就连光线也无法从这个区域逃逸出去。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>底数（b）</b> 一种用来说明有多少夸克带有底味的量子数。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>荷</b> 粒子带有若干种不同的（载）荷（电荷、色荷、弱荷等），它们决定了粒子以什么样的方式与其他粒子相互作用。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>粲数（c）</b> 一种用来说明有多少夸克带有粲味的量子数。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>化学元素</b> 天然存在着不同的化学元素，每一种元素都有其独有的原子。各种原子所拥有的电子数及其原子核中的中子数和质子数都不相同。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>色荷</b> 夸克与胶子之间的色力源。色荷分为三种，通常用红、绿、蓝三色表示。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>色力</b> 夸克与胶子之间的作用力。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>守恒律</b> 物理学的一个定律，它规定在粒子之间发生相互作用时，某些量（如电荷、重子数等等）的总数量保持不变。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>宇宙本底辐射（背景辐射）</b> 大爆炸火球冷却后的残留物。它以微波波长的热辐射的形式出现，与它相对应的温度是2.7K。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>临界密度</b> 这是标志着宇宙未来可能有的两种不同前景的分界线的平均物质密度。两种前景是：宇宙或者永远一直膨胀下去，或者有朝一日膨胀会被收缩所取代。如果宇宙暴胀理论是正确的，那么宇宙的密度就应该等于这个临界值（10 <sup><small><font size="1">-36</font></small></sup> 千克/米 <sup><small><font size="1">3</font></small></sup> ）。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>暗物质</b> 通常是指宇宙中那些不发光的物质。通过对星系和星系团的运动进行研究，就可以推断出这种物质的存在。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>探测器</b> 一种可以使人看到带电粒子的径迹的仪器。利用不同的技术，可用云室中的小水滴。气泡室中的气泡、火花、闪烁等标出粒子的路径。今天的探测器所用的方法不断增多，甚至能够辨识出不同粒子的种类。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>氘核</b> 氢的同位素氘的原子核，这种原子核由上个质子和一个中子组成，而不像普通的氢那样只有一个质子。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>衍射</b> 这是表现波动行为的一种性质。波在通过障碍物的缝隙时，会向外扩散并落在障碍物的几何阴影上。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>电荷</b> 粒子的一种属性，正是这种属性产生了粒子之间的电相互作用力。电荷分正电荷和负电荷两种，同电相斥，异电相吸。例如，质子带有一个单位的正电荷，电子带有一个单位的负电荷，因而两者互相吸引。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>电子</b> 质量最轻的带电轻子，是原子的组成部分。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>电子伏（eV）</b> 一种能量单位；1电子伏相当于1个电子被加速通过1伏电势差所需要的能量。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>电磁力</b> 带电粒子所受到的电力和磁力，目前已经知道，它们是同一种力的两种不同的表现形式，所以统称为电磁力。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>电磁辐射</b> 带电粒子受到加速时所发出的辐射。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>电弱力</b> 目前已经知道，电磁力和弱力是同一种力的两种不同的表现形式，所以统称为电弱力。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>等效原理</b> 这个原理断定加速度与引力是等效的。举例来说，这种等效性使我们观察到，所有物体在地心引力的作用下都以同样快的速度降落。这是爱因斯坦的广义相对论的一个特点。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>基本粒子</b> 组成一切物质的最根本的粒子。严格地说，这个名词只适用于夸克和轻子，但是把范围放宽一类，它也指质子、中子、其他重子和介子。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>能态（分立的）</b> 根据量子理论，每个粒子都有一个伴随波，其波长决定着该粒子的动量，因而也决定着它的能量。就像任何别的波那样，当这种波被局限在一定的空间区域内时，它的波长只能取某些一定值。因此。一个被约束的粒子（例如原子中的电子），其能量就只能取某些分立的值。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>熵</b> 热力学中用来衡量粒子系统的无序度的一种性质。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>事件视界</b> 在黑洞外围的空间中靠想象画出的一个表面，处在这个表面内部的任何物体（包括光线）都永远无法逃逸出去。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>交换力</b> 由于交换中介粒子而在基本粒子之间产生的作用力。例如，电磁力是由于交换光子而产生的，色力是由于夸克之间交换胶子而产生的。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>不相容原理</b> 这是泡利所提出的原理；它断定任何两个电子都不能占有同一个能态。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>膨胀宇宙</b> 从大爆炸开始，宇宙就一直在膨胀着。根据哈勃定律，各个星系团都在彼此退行，星系团之间的距离越大，它们的退行速度就越快。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>场</b> 一种物理量，它的值在空间逐点发生变化（在时间中可能也是这样）。两个粒子是由于在它们各自的位置上感受到对方所产生的场，才发生相互作用的，场的种类有电磁场、弱场和强（色）场等。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>味</b> 一种用于区别不同种夸克的量。夸克有上夸克、下夸克、奇（异）夸克、粲夸克、顶夸克和底夸克等几种。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>频率</b> 在单位时间内，振动次数或周期运动的循环次数。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>冻结混成度</b> 当大爆炸后，密度和温度降低到原初核合成不能再进行下去时，由大爆炸产生的各种不同原子核的相对丰度，有时也称为“原初核丰度”。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>星系</b> 一般是1000亿个恒星由引力约束在一起而成的集体。在可以观察到的宇宙中，大约有1000亿个星系。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>γ射线</b> 一种频率非常高的电磁辐射。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>代</b> 两个夸克和与之伴随的两个轻子的组合物。代，分为三种，即（U，d，e <sup><small><font size="1">-</font></small></sup> ，ν <sub><small><font size="1">e</font></small></sub> ），（c，S，μ <sup><small><font size="1">-</font></small></sup> ，ν <sub><small><font size="1">μ</font></small></sub> ），和（t，b，τ <sup><small><font size="1">-</font></small></sup> ，ν <sub><small><font size="1">τ</font></small></sub> ），</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>胶子</b> 能够发射强色力的粒子。胶子有８种可能的色态。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>大统一理论</b> 这种理论设想电磁力、弱力和强力可能是同一种力的不同表现形式。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>引力势能</b> 粒子的能量中，由于粒子在引力场内的位置而产生的那部分能量。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>引力红移</b> 当电磁辐射逃离（比方说）某个恒星表面发出的引力场时，其频率发生的移动；而当电磁辐射落向引力场时，其频率则向光谱的蓝端移动（蓝移）。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>强子</b> 所有感受到强核力的粒子（如质子和π介子）的统称。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>宇宙热寂理论</b> 这种理论提出，所有恒星最终都会耗尽维持它发光的核燃料，到那个时候，整个宇宙将会变冷，并且没有任何生命存生。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>氦</b> 第二轻的化学元素，它的原子拥有两个电子，而它的原子核就是所谓的α粒子。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>海森伯测不准关系式</b> 这个关系式表明，即使是从原理上说，人们也无法同时完全精确地测定粒子的位置q和动量p。这两种测不准度的乘积是一个有限的量，它至少与普朗克常数h属于同一数量级，即Δ <sub><small><font size="1">p粒子</font></small></sub> ×Δ <sub><small><font size="1">q粒子</font></small></sub> ≈h</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>高能物理学</b> 也就是基本粒子物理学，其所以这样命名，是出于利用高能粒子束的需要。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>氢</b> 最轻的化学元素，它除了有一个电子之外，还有一个仅含单个质子的原子核。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>暴胀理论</b> 这个理论认为，在大爆炸瞬间的最初10-30秒内，宇宙经历了一个超速膨胀的状态，然后才逐渐减速到目前的膨胀速率。尽管暴胀的时间是如此短暂，它却确保宇宙的密度能够达到临界密度值，从而决定了宇宙最终的命运。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>波的干涉</b> 当两个（或更多个）波束的波峰和波谷在同一个空间区域叠合时，这两个波动就会相加起来。如果一个波束的波峰正好同另一束的波峰完全重合（这时两组波谷也完全重合），那么，所产生的干涉就叫做相长干涉。如果一个波束的波峰正好同另一个波束的波谷重合，那么，所产生的干涉就是相消干涉。干涉会使两束波的合成强度出现特殊的花样。它可用来证明这时起作用的是波，而不是粒子。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>离子</b> 比其正常组成多（或少）一个电子的原子。因此，这样的原子便带负电（或带正电）。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>同位旋</b> （I <sub><small><font size="1">z</font></small></sub> ） 基本粒子所具有的一种量子数，它与该粒子的电荷有关。其所以称为同位旋，是因为它在数学上的表现方式与量子理论中的自旋相似。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>尺缩</b> 根据爱因斯坦的狭义相对论，相对于某个观察者运动的物体，在观察者看来，它沿着运动方向的长度会表现得似乎缩短了一些。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>轻子</b> 所有受到弱力（而不是强核力）作用的粒子的统称。换句话说，这样的粒子不带色荷。轻子包括电子、μ子、τ轻子以及与这些粒子相关的中微子。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>轻子数</b> 与轻子有关的一种守恒的量子数。对应于三种轻子，有三个轻子数。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>磁单极子</b> 一种只带有一个磁极（或是北极，或是南极）的粒子。人们在理论上预料有这样的粒子，但到目前为止还没有发现它。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>质量</b> 粒子的一种内禀性质，它决定着粒子对加速力的反应。有时也把它称为惯性质量。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>矩阵力学</b> 量子理论的一种可用的公式体系，它是利用矩阵构成的。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>麦克斯韦的妖精</b> 为了否定热力学第二定律而假想出来的、能把运动快的粒子和运动慢的粒子分离开的精灵——热力学第二定律要求熵总是在不断增大。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>介子</b> 由一个夸克和一个反夸克组成的粒子。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>分子</b> 化学物质的最小单元，由束缚在一起的数个原子组成。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>μ子</b> 一种属于第二代的轻子。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>中微子</b> 一种电中性的粒子，它的质量非常小，也有可能等于零。中微子有三种，分别与三种不同的轻子相对应。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>中子</b> 原子核的电中性组成粒子，它本身由三个夸克组成。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>核裂变</b> 重原子核分裂成数个较轻的原子核。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>核聚变</b> 数个较轻的原子核聚合而变成比较复杂的原子核。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>核子</b> 组成原子核的中子和质子的统称。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>核合成</b> 即核聚变过程，通过这个过程产生了化学元素的原子核。原初核合成是在大爆炸最初几分钟内极其激烈的条件下发生的，恒星的核合成则是恒星很热的内部区域中的原子核发生进一步的聚变，而爆炸性核合成主要发生在超新星爆炸的时候。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>原子核</b> 原子的中心部分，由中子和质子组成。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>对的产生</b> 高能光子产生一个电子和一个正电子的过程。这个名词也适用于同时产生一个夸克和一个反夸克、一个质子和一个反质子等的过程。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>粒子</b> 这是一个不太严格的名词，它既指强子（如质子和π介子），也指更基本的实体——夸克和轻子。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>光电效应</b> 高能的紫外线光子撞击金属表面而发射出电子的过程。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>光子</b> 光的粒子，或称光量子，是电磁辐射的一种形式。交换光子是产生电磁力的原因。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>π介子</b> 最轻的介子。带电的π介子会衰变成一个μ子和中微子，而电中性的π介子则衰变成两个光子。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>普朗克常数（h）</b> 在海森伯测不准关系式中出现的一个基本物理常数，它的值为h=6.626×10 <sup><small><font size="1">-34</font></small></sup> 焦·秒。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>正电子</b> 电子的反粒子。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>势垒</b> 一个带正电的粒子在接近原子核时，首先会受到原子核中质子的正电荷所产生的越来越强的静电斥力的作用。但在更进一步深入时，它就会进入强核力的吸引区，最后核力占统治地位，对粒子产生全面的吸引作用。因此，粒子的行为就好像是先朝着一个堡垒走去，然后克服了这个堡垒。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>概率云</b> 泛指数学上的概率分布的一个不太严格的名词，它说明在原子核周围的不同区域内找到一个电子的可能性有多大。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>概率波</b> 这是用来确定在给定的时间、给定的空间区域内找到一个量子的概率的数学波的名称。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>质子</b> 组成原子核的带正电粒子，它本身由三个夸克组成。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>量子</b> 这种粒子或者是物质的基本组成部分（如夸克和轻子）之一，或者是负责传递作用力的中介粒子（如胶子和光子）。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>量子数</b> 基本粒子所具有的性质，如重子数和轻子数等等。在粒子间发生反应时，量子数一般应该守恒。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>量子理论</b> 我们现代认识任何非常小的物体（同原子一般大或更小）的行为所创立的理论，有时也称为量子力学或波动力学。它表明在描述辐射时，需要把波的行为和粒子的行为结合起来使用：当辐射从一个地方向另一个地方运动时，要用波的行为来描述它，而当辐射与物质相互作用，并交换能量和动量时，则要用粒子的行为去描述它。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>夸克</b> 所有各种强子的基本组成部分，夸克有6种，或者说有6种味，它们成对地分成3个代。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>类星体</b> 一种具有极为明亮而且强烈活动的核心的星系。类星体是在宇宙历史的早期形成的。由于它们发出的光需要很长的时间才能到达我们这里，所以今天观察到的类星体都在非常遥远的地方。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>放射性核衰</b> 重原子核自发地转变成较轻粒子的过程。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>红巨星</b> 像太阳这样的恒星发展到后期所成的星体，这时它们的体积胀大，其表面变成红色。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>广义相对论</b> 在爱因斯坦的这个理论中，万有引力在数学上被处理成时空曲率。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>狭义相对论</b> 在爱因斯坦的这个理论中，空间和时间被结合起来，成为四维的时空。其结果是：当所涉及的物体的速度接近于光速时，其效应会与经典物理学所预期的效应大不相同。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>时空</b> 这是一个四维连续统，正如狭义相对论所描述，它是由空间和时间结合而成的。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>光谱</b> 显示出电磁辐射的各个组成波长的图形。由于原子中的电子只能具有某些特定的能量值，所以，电子在从一个能级跃迁到另一个能级时所发出的辐射，便显示为由不连续的波长所表征的谱线——这些波长对应于初态与未态之间的能量差。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>分光镜</b> 一种根据其组成波长来显示电磁辐射的仪器。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>光速（c）</b> 光（以及所有没有质量的粒子）在真空中以300000公里每秒的速度运动。按照狭义相对论，对于所有处在匀速相对运动中的观察者来说，这个速度都是相同的（但是，当存在着万有引力场或者光通过物质运动时，光速可以偏离上述值）。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>自旋</b> 某些粒子所具有的内禀角动量。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>对称（性）自发破缺</b> 当物理系统朝向较低能态运动时，其基本对称性发生破损的情形。例如，就空间中的方向而言，液态水是对称的，但当它冷却而形成冰时，有些方向便被优先选为晶轴的排列方向。但是，这些方向井没有什么深层的意义，因为它们只是随机地。或者说是自发地被选定的。与此相似，人们认为电磁力和弱力具有一种只有在高能情况下才变得比通常条件下更为明显的对称性。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>标准模型（标准理论）</b> 正如本书所说和人们所公认的，整个有关夸克和轻子及它们之间的作用力的理论，已被看做我们目前对高能物理学认识得最彻底的理论。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>定态宇宙理论</b> 有一段时期很流行的一种与大爆炸理论相对抗的宇宙理论。这个理论认为，如果在任何空间区域内有一些星系消失，那么，在它们原来的位置上就会自发地产生新的物质。这些新物质会聚合在一起而形成新的恒星和星系，而后者又会移向远方而消失，这样一来，宇宙就会永远保持不变的普遍性质。这个理论目前已面临被抛弃的危险，因为所有的证据都有利于证明大爆炸的存在。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>奇异数（S）</b> 这个量子数说明有多少个夸克带有奇异味。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>强核力</b> 在强子间占有统治地位的作用力。例如，核子结合成原子核就是这种力在起作用。把分子中的各个原子结合在一起的力，是每一个原子中作用于电子与原子核之间的静电力的“泄漏”，与此相似，现在人们把强核力看做是作用于夸克之间并使它们组成核子的更为基本的色力的“泄漏”。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>超新星</b> 质量非常大的恒星发生爆炸性的崩解，有时这种崩解会导致其内部核心发生坍缩而形成黑洞。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>超弦</b> 最近有一种想法认为，夸克和轻子并不像普遍设想的那样是点状的实体，而是由一些极其细微的振动弦组成的。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>超对称性</b> 按照这种想法，传递作用力的被交换粒子（如胶子和光子）和进行交换的粒子（如夸克和轻子），其性质和作用并没有什么不同，而过去人们普遍认为它们是不同的。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>SU（3）表象</b> 由群论（数学中专门描述对称性的分支学科）产生的一种特征表示法。已经发现，这种表示法与强子的分类法等效，能分出由关系非常密切的粒子组成的八重态和十重态。这种对称性表示法反映了强子的基本夸克结构。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>对称性</b> 由于一个圆在转动时不会发生变化，所以我们说圆是一种对称的图形。与此相似，如果某个物理理论在进行运作时保持不变，我们就说这个理论具有对称性。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>同步回旋加速器</b> 这种粒子加速器能同步地调整加速电力和导向磁力的强度，使它们同被加速粒子不断变化的性质相匹配。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>τ轻子</b> 属于第三代的带电轻子。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>时延</b> 按照爱因斯坦的狭义相对论，相对于某个观察者运动的物体（如宇宙飞船或放射性粒子），会表现得好像它的时间过程变慢了一样。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>顶数（t）</b> 这个量子数说明所出现的夸克有多少个带有顶味。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>统一理论</b> 这种理论企图把各种不同的力解释成一个公有的力的不同表现形式。例如，静电力和磁力只不过是电磁力的两种不同的表现，而电磁力又同弱力结合而产生电弱力。大统一理论则力图把电弱力和强力统一起来。人们还希望最后能达到进一步的统一，即把万有引力也结合到这个理论中来。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>价电子</b> 原子外围被束缚得不太紧的电子，它们能局部受到邻近原子的原子核的吸引，从而产生把数个原子束缚在一起成为分子的结合力。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>波函数（Ψ）</b> 量子理论中用来描述粒子运动的一种数学表式。它用于以粒子的其他属性的特定值去计算在给定的时间、给定的空间区域内找到该粒子的可能性。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>波长</b> 在一个波列中相邻两波峰或相邻两波谷之间的距离。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>W粒子和z粒子（W，z）</b> 在强子和轻子之间传递弱力的粒子。W粒子带有电荷，而z粒子则是电中性的。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>弱力</b> 自然界中的基本作用力之一，举例来说，它是某几种放射性核衰变的起因，它通过W粒子和z粒子的交换而在强子和轻子之间传递。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>白矮星</b> 像太阳这样的恒星在结束其红巨星的发展阶段之后，它的外层就会脱落，暴露出其白热的内部核心。到一定的时候，它便冷却，变成很冷的岩石。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>调射线</b> 波长很短的穿透性电磁辐射。</p>

  <p align="justify" height="1em" width="2em"><b>零点能</b> 一个物理系统所能具有的最低能量。按照量子理论，这个能量应该是有限的，即不等于零。举例来说，原子中的电子在空间中占有一个有限的位置。对于位置的这种局部认知，排除了精确知道电子动量的可能性（由于海森伯测不准关系式），这就意味着我们无法认定电子的动量（因而连它的能量）精确地等于零。</p>

  <p align="center" height="1em" width="0pt"><font size="7"><b>Table of Contents</b></font></p>

  <p align="justify" height="1em" width="-19pt"><a href="../Text/text00000.html#filepos0000000109"><font color="blue"><u>物理世界奇遇记</u></font></a></p>

  <p align="justify" height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00000.html#filepos0000004621"><font color="blue"><u>作者及译者简介</u></font></a></p>

  <blockquote align="justify" height="0pt" width="0pt">
    <a href="../Text/text00000.html#filepos0000004621"><font color="blue"><u>作者及译者简介</u></font></a>
  </blockquote>

  <blockquote align="justify" height="0pt" width="0pt">
    <a href="../Text/text00000.html#filepos0000004766"><font color="blue"><u>乔治·伽莫夫 1904～1968</u></font></a>
  </blockquote>

  <blockquote align="justify" height="0pt" width="0pt">
    <a href="../Text/text00000.html#filepos0000006468"><font color="blue"><u>罗素·斯坦纳德 1931～</u></font></a>
  </blockquote>

  <blockquote align="justify" height="0pt" width="0pt">
    <a href="../Text/text00000.html#filepos0000007647"><font color="blue"><u>吴伯泽 1933～</u></font></a>
  </blockquote>

  <blockquote align="justify" height="0pt" width="0pt">
    <a href="../Text/text00000.html#filepos0000008731"><font color="blue"><u>关于本电子书制作</u></font></a>
  </blockquote>

  <p align="justify" height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00000.html#filepos0000009858"><font color="blue"><u>原版序、新版序及中译本序</u></font></a></p>

  <blockquote align="justify" height="0pt" width="0pt">
    <a href="../Text/text00000.html#filepos0000009858"><font color="blue"><u>原版序、新版序及中译本序</u></font></a>
  </blockquote>

  <blockquote align="justify" height="0pt" width="0pt">
    <a href="../Text/text00000.html#filepos0000010018"><font color="blue"><u>原版前言</u></font></a>
  </blockquote>

  <blockquote align="justify" height="0pt" width="0pt">
    <a href="../Text/text00000.html#filepos0000013793"><font color="blue"><u>最新版前言</u></font></a>
  </blockquote>

  <blockquote align="justify" height="0pt" width="0pt">
    <a href="../Text/text00000.html#filepos0000019472"><font color="blue"><u>致谢</u></font></a>
  </blockquote>

  <blockquote align="justify" height="0pt" width="0pt">
    <a href="../Text/text00000.html#filepos0000019972"><font color="blue"><u>译者前言</u></font></a>
  </blockquote>

  <p align="justify" height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00000.html#filepos0000027308"><font color="blue"><u>1. 城市速度极限</u></font></a></p>

  <p align="justify" height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00000.html#filepos0000046383"><font color="blue"><u>2. 教授那篇使汤普金斯先生进入梦境的相对论演讲</u></font></a></p>

  <p align="justify" height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00000.html#filepos0000075422"><font color="blue"><u>3. 汤普金斯先生请了个疗养假</u></font></a></p>

  <p align="justify" height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00000.html#filepos0000118383"><font color="blue"><u>4. 教授那篇关于弯曲空间的演讲稿</u></font></a></p>

  <p align="justify" height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00000.html#filepos0000144583"><font color="blue"><u>5. 汤普金斯先生访问一个封闭的宇宙</u></font></a></p>

  <p align="justify" height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00000.html#filepos0000167747"><font color="blue"><u>6. 宇宙之歌</u></font></a></p>

  <p align="justify" height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00000.html#filepos0000186104"><font color="blue"><u>7. 黑洞、热寂和喷灯</u></font></a></p>

  <p align="justify" height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00001.html"><font color="blue"><u>8. 量子台球</u></font></a></p>

  <p align="justify" height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00001.html#filepos0000255313"><font color="blue"><u>9. 量子丛林</u></font></a></p>

  <p align="justify" height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00001.html#filepos0000275857"><font color="blue"><u>10. 麦克斯韦的妖精</u></font></a></p>

  <p align="justify" height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00001.html#filepos0000315460"><font color="blue"><u>11. 快乐的电子部族</u></font></a></p>

  <p align="justify" height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00001.html#filepos0000350511"><font color="blue"><u>11.5. 上一次演讲中汤普金斯先生因为睡着而没有听到的那部分</u></font></a></p>

  <p align="justify" height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00001.html#filepos0000365457"><font color="blue"><u>12. 在原子核内部</u></font></a></p>

  <p align="justify" height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00001.html#filepos0000386931"><font color="blue"><u>13. 老木雕匠</u></font></a></p>

  <p align="justify" height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00001.html#filepos0000410864"><font color="blue"><u>14. 虚空中的空穴</u></font></a></p>

  <p align="justify" height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00002.html"><font color="blue"><u>15. 参观原子粉碎机</u></font></a></p>

  <p align="justify" height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00002.html#filepos0000505646"><font color="blue"><u>16. 教授的最后一篇演讲</u></font></a></p>

  <p align="justify" height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00002.html#filepos0000547360"><font color="blue"><u>17. 尾声</u></font></a></p>

  <p align="justify" height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00002.html#filepos0000557572"><font color="blue"><u>名词浅释</u></font></a></p>

  <p align="center" height="1em" width="0pt"><font size="7"><b>Table of Contents</b></font></p>

  <p height="1em" width="-19pt"><a href="../Text/text00000.html#filepos0000000109"><font color="blue"><u>物理世界奇遇记</u></font></a></p>

  <p height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00000.html#filepos0000004621"><font color="blue"><u>作者及译者简介</u></font></a></p>

  <blockquote height="0pt" width="0pt">
    <a href="../Text/text00000.html#filepos0000004621"><font color="blue"><u>作者及译者简介</u></font></a>
  </blockquote>

  <blockquote height="0pt" width="0pt">
    <a href="../Text/text00000.html#filepos0000004766"><font color="blue"><u>乔治·伽莫夫 1904～1968</u></font></a>
  </blockquote>

  <blockquote height="0pt" width="0pt">
    <a href="../Text/text00000.html#filepos0000006468"><font color="blue"><u>罗素·斯坦纳德 1931～</u></font></a>
  </blockquote>

  <blockquote height="0pt" width="0pt">
    <a href="../Text/text00000.html#filepos0000007647"><font color="blue"><u>吴伯泽 1933～</u></font></a>
  </blockquote>

  <blockquote height="0pt" width="0pt">
    <a href="../Text/text00000.html#filepos0000008731"><font color="blue"><u>关于本电子书制作</u></font></a>
  </blockquote>

  <p height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00000.html#filepos0000009858"><font color="blue"><u>原版序、新版序及中译本序</u></font></a></p>

  <blockquote height="0pt" width="0pt">
    <a href="../Text/text00000.html#filepos0000009858"><font color="blue"><u>原版序、新版序及中译本序</u></font></a>
  </blockquote>

  <blockquote height="0pt" width="0pt">
    <a href="../Text/text00000.html#filepos0000010018"><font color="blue"><u>原版前言</u></font></a>
  </blockquote>

  <blockquote height="0pt" width="0pt">
    <a href="../Text/text00000.html#filepos0000013793"><font color="blue"><u>最新版前言</u></font></a>
  </blockquote>

  <blockquote height="0pt" width="0pt">
    <a href="../Text/text00000.html#filepos0000019472"><font color="blue"><u>致谢</u></font></a>
  </blockquote>

  <blockquote height="0pt" width="0pt">
    <a href="../Text/text00000.html#filepos0000019972"><font color="blue"><u>译者前言</u></font></a>
  </blockquote>

  <p height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00000.html#filepos0000027308"><font color="blue"><u>1. 城市速度极限</u></font></a></p>

  <p height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00000.html#filepos0000046383"><font color="blue"><u>2. 教授那篇使汤普金斯先生进入梦境的相对论演讲</u></font></a></p>

  <p height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00000.html#filepos0000075422"><font color="blue"><u>3. 汤普金斯先生请了个疗养假</u></font></a></p>

  <p height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00000.html#filepos0000118383"><font color="blue"><u>4. 教授那篇关于弯曲空间的演讲稿</u></font></a></p>

  <p height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00000.html#filepos0000144583"><font color="blue"><u>5. 汤普金斯先生访问一个封闭的宇宙</u></font></a></p>

  <p height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00000.html#filepos0000167747"><font color="blue"><u>6. 宇宙之歌</u></font></a></p>

  <p height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00000.html#filepos0000186104"><font color="blue"><u>7. 黑洞、热寂和喷灯</u></font></a></p>

  <p height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00001.html"><font color="blue"><u>8. 量子台球</u></font></a></p>

  <p height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00001.html#filepos0000255313"><font color="blue"><u>9. 量子丛林</u></font></a></p>

  <p height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00001.html#filepos0000275857"><font color="blue"><u>10. 麦克斯韦的妖精</u></font></a></p>

  <p height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00001.html#filepos0000315460"><font color="blue"><u>11. 快乐的电子部族</u></font></a></p>

  <p height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00001.html#filepos0000350511"><font color="blue"><u>11.5. 上一次演讲中汤普金斯先生因为睡着而没有听到的那部分</u></font></a></p>

  <p height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00001.html#filepos0000365457"><font color="blue"><u>12. 在原子核内部</u></font></a></p>

  <p height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00001.html#filepos0000386931"><font color="blue"><u>13. 老木雕匠</u></font></a></p>

  <p height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00001.html#filepos0000410864"><font color="blue"><u>14. 虚空中的空穴</u></font></a></p>

  <p height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00002.html"><font color="blue"><u>15. 参观原子粉碎机</u></font></a></p>

  <p height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00002.html#filepos0000505646"><font color="blue"><u>16. 教授的最后一篇演讲</u></font></a></p>

  <p height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00002.html#filepos0000547360"><font color="blue"><u>17. 尾声</u></font></a></p>

  <p height="0pt" width="-19pt"><a href="../Text/text00002.html#filepos0000557572"><font color="blue"><u>名词浅释</u></font></a></p>
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